1、復習 通電導線在磁場中所受到的安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。 1、什么是洛倫茲力？它與安培力的關系？、什么是洛倫茲力？它與安培力的關系？洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力洛倫茲力：運動電荷在磁場中受到的作用力2 2、洛倫茲力的方向如何判定？、洛倫茲力的方向如何判定？ 此力是否對帶電粒子做功？此力是否對帶電粒子做功？ 洛倫茲力的方向由左手定則判定洛倫茲力的方向由左手定則判定（1 1）四指指）四指指正電荷的運動方向， 或指負電荷運動的反方向。（2 2）洛倫茲力垂直于且與、 所在 的平面垂直，所以洛倫茲力不做功4 4、帶電粒子在電場和磁場中受力情況有帶電粒子在電場和磁場中受力情況有

2、 何不同？何不同？3、帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？、帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？（1）當電荷運動方向與磁場方向垂直（vB）時， f=qvB.（2）當電荷運動方向與磁場方向平行（v / B)時， 電荷不受洛倫茲力.帶電粒子置于電場中必受電場力，與運動狀態(tài)無關，但在磁場中洛倫茲力的大小和方向與運動狀態(tài)有關問題問題1在在不計重力不計重力的情況下，帶的情況下，帶電粒子電粒子平行電場平行電場方向進入方向進入勻強電場時會做什么運動勻強電場時會做什么運動呢？呢？VE問題問題2在在不計重力不計重力的情況下，帶的情況下，帶電粒子電粒子平行磁場平行磁場方向進入方向進入勻強磁場時會做什么運動勻強磁場

3、時會做什么運動呢？呢？BV勻變速直線運動勻變速直線運動F電電=Eq(恒定）恒定）勻速直線運動勻速直線運動f洛洛=0問題問題3在僅受在僅受電場力電場力的情況下，的情況下，帶電粒子帶電粒子垂直電場垂直電場方向進方向進入勻強電場時會做什么運入勻強電場時會做什么運動呢？動呢？VV+問題問題4在僅受在僅受磁場力磁場力的情況下，的情況下，帶電粒子帶電粒子垂直磁場垂直磁場方向進方向進入勻強磁場時會做什么運入勻強磁場時會做什么運動呢？動呢？類平拋運動類平拋運動勻速圓周運動勻速圓周運動演示實驗演示實驗問題問題5在僅受在僅受磁場力磁場力的情況下，帶電粒子的情況下，帶電粒子垂直磁場垂直磁場方向進入勻強磁場時為方向進

4、入勻強磁場時為什么會做勻速圓周運動呢？什么會做勻速圓周運動呢？問題問題6帶電粒子進入勻強磁場做勻速圓周運動的半徑與哪些因素有關呢？帶電粒子進入勻強磁場做勻速圓周運動的半徑與哪些因素有關呢？環(huán)形線圈環(huán)形線圈電子射線管電子射線管洛倫茲力演示儀洛倫茲力演示儀VVff線圈未通電時，線圈未通電時，B=0線圈通電時，線圈通電時，B0 方方向垂直線圈平面向里向垂直線圈平面向里模擬分析模擬分析實驗演示實驗演示一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動1、帶電粒子平行射入勻強磁場的運動狀態(tài)？ （重力不計） 勻速直線運動勻速直線運動2、帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態(tài)？ （重力不計） 勻速圓周

5、運動勻速圓周運動（1 1）半徑特征：）半徑特征：rvmBqv2Bqmvr （2 2）周期特征：）周期特征：BqmvrT22注意：周期注意：周期T T與運動速度及運動半徑無關與運動速度及運動半徑無關問題問題6帶電粒子進入勻強磁場做勻速圓周運動的半徑與哪些因素有關呢？帶電粒子進入勻強磁場做勻速圓周運動的半徑與哪些因素有關呢？【例題例題】一個質量為一個質量為 m m、電荷量為、電荷量為q q的粒子，從容器下方的小的粒子，從容器下方的小孔孔S S1 1飄入電勢差為的加速電場，然后經(jīng)過飄入電勢差為的加速電場，然后經(jīng)過 S S3 3 沿著與磁場垂沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為直的方向進入磁感應強度為

6、 的勻強磁場中，最后打到照相的勻強磁場中，最后打到照相底片上求：底片上求：（）求粒子進入磁場時的速率（）求粒子進入磁場時的速率（）求粒子在磁場中運動的軌道半徑（）求粒子在磁場中運動的軌道半徑解答：解答：212qUmv加速：12mvRdqB偏轉：1122mURdBqmqUv2二、實際應用二、實際應用加速電場：使帶電粒子加速加速電場：使帶電粒子加速 v=偏轉磁場區(qū)：使帶電粒子軌跡發(fā)生偏轉，并被拍照偏轉磁場區(qū)：使帶電粒子軌跡發(fā)生偏轉，并被拍照 偏轉半徑偏轉半徑 r=mv/qB=1、質譜儀、質譜儀：精密測量帶電粒子精密測量帶電粒子質量和分析同位素（測荷質比）質量和分析同位素（測荷質比）的儀器的儀器 。

7、mqU222qBmU發(fā)明者：阿斯頓（發(fā)明者：阿斯頓（湯姆生的學生湯姆生的學生 ）結構與原理：結構與原理：背景材料 人類在科學研究領域往往需要用到能量人類在科學研究領域往往需要用到能量很大的高能粒子，需要發(fā)明出能加速粒子很大的高能粒子，需要發(fā)明出能加速粒子的裝置，粒子加速器就是這樣應運而生的。的裝置，粒子加速器就是這樣應運而生的。粒子加速器粒子加速器粒子加速器的種類：粒子加速器的種類： 直線加速器直線加速器回旋加速器回旋加速器1 1加速原理：利用加速電場對帶電粒子做加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加，正功使帶電粒子的動能增加，qU= Ek2 2直線加速器，多級加速直線加速

8、器，多級加速如圖所示是多級加速裝置的原理圖：如圖所示是多級加速裝置的原理圖： 由動能定理得帶電粒子經(jīng)由動能定理得帶電粒子經(jīng)n極的電場加極的電場加速后增加的動能為：速后增加的動能為：)(321nkUUUUqE 3 3直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內制造直線加速器受到一定的限制間范圍內制造直線加速器受到一定的限制2、回旋加速器回旋加速器（1）作用：產生高速運動的粒子）作用：產生高速運動的粒子（2）原理原理1）、兩）、兩D形盒中有勻強磁場無電場，形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。盒間縫隙有交變電場。2）、交變電場的周期等于粒子做勻速）、交

9、變電場的周期等于粒子做勻速圓周運動的周期。圓周運動的周期。3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。二、實際應用二、實際應用為什么帶電粒子經(jīng)回旋加速器加速后的最終能量與加速電壓無關？ 解析：解析：加速電壓越加速電壓越高高，帶電粒子每次加速的動能增量越，帶電粒子每次加速的動能增量越大大，回旋半徑也增加越回旋半徑也增加越多多，導致帶電粒子在，導致帶電粒子在D形盒中的回旋次數(shù)越形盒中的回旋次數(shù)越少少；反之，加速電壓越低，粒子在；反之，加速電壓越低，粒子在D形盒中回旋的次數(shù)越多，形盒中回旋的次數(shù)越多，可見加速電壓的高低只影響帶電粒子加速的總次數(shù)，并不

10、影響可見加速電壓的高低只影響帶電粒子加速的總次數(shù)，并不影響引出時的速度和相應的動能，當帶電粒子的速度最大時，其運引出時的速度和相應的動能，當帶電粒子的速度最大時，其運動半徑也最大，由動半徑也最大，由r=mv/qB得得v= rqB/m，若若D形盒的半徑為形盒的半徑為R，則帶電粒子的最終動能：則帶電粒子的最終動能：mRBqEm2222三、回旋加速器三、回旋加速器回旋加速器的局限性回旋加速器的局限性（1 1）D D形盒半徑不能無限增大形盒半徑不能無限增大（2 2）受相對論效應制約，質量隨速度而增大，周）受相對論效應制約，質量隨速度而增大，周期期T T變化。變化。mRBqE22022kBqmT2 此加

11、速器可將質子和氘核加速到此加速器可將質子和氘核加速到1MeV1MeV的能量，的能量，為此為此19391939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎. .19321932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D D型室型室. .三、回旋加速器三、回旋加速器三、回旋加速器三、回旋加速器我國于我國于1994年建成的第一臺強流質子加速年建成的第一臺強流質子加速器器 ，可產生數(shù)十種中短壽命放射性同位素，可產生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 .本課小結：本課小結：一、帶電粒子在勻強磁場中的運動一、帶電粒子在勻強磁場中的運動平行磁感線進入：做勻速直線運動平行磁感線進入：做勻速直線運動垂直磁感線進入：做勻速圓周運動垂直磁感線進入：做