磁场

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带电粒子在磁场中的运动

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2014.03.19 15:55

带电粒子在匀强磁场中的运动是磁场中单列出来的一节内容,也是高中物理最常见的题型之一。

解题中三个物理量的确定

带电粒子在匀强磁场中的运动

⒈圆心的确定

圆心一定在与速度方向垂直的直线上,根据入射点和出射点的速度方向做出垂线,交点即为圆心。

⒉半径的计算

一般是利用几何知识解直角三角形。

⒊带电粒子在有界磁场中运动时间的确定

利用圆心角和弦切角的关系或四边形内角和等于360度或速度的偏向角(带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角)等于圆弧轨道所对的圆心角,再由公式t/T=θ/360来求运动时间。

质谱仪

质谱仪

质谱仪主要用于分析同位素,测定其质量、荷质比。一种常见的质谱仪,由粒子源、加速电场(U)、速度选择器(E、B1)和偏转磁场(B2)组成.若测得粒子在回旋中的轨道直径为d,则可求粒子的荷质比q/m。

回旋加速器

工作原理

磁场的作用:带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入磁场后,并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其周期和速率、半径均无关,带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场中加速。

交流电压:为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,要在狭缝处加一个周期与带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。

带电粒子的最终能量

当带电粒子的速度最大时,其运动半径也最大。

注意:⑴ 带电粒子的最终能量与加速电压无关,只与磁感应强度B和D形盒半径有关。

⑵带电粒子在电场中加速时间可忽略不计,两D形盒间电势差正、负变化的周期应和粒子圆周运动的周期相同。

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