洛伦兹力的应用课件

1、洛伦兹力的应用洛伦兹力的应用带电粒子在圆形磁场区带电粒子在圆形磁场区域运动域运动AoO1/2rRBVV2vqvBmRtan2rRtan2qBrmv结论：结论：对一定的带电粒子，可通过调节对一定的带电粒子，可通过调节B B 和和V V 的大小来控制的大小来控制粒子的偏转角度粒子的偏转角度显像管显像管 例例: :电电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为现的。电子束经过电压为U U的加速电场后，进入一圆形匀强的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场

2、区的中心为为O O，半径为，半径为r r。当不加磁场时，电子束将通过。当不加磁场时，电子束将通过O O点而打到屏点而打到屏幕的中心幕的中心M M点。为了让电子束射到屏幕边缘点。为了让电子束射到屏幕边缘P P，需要加磁场，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度，此时磁场的磁感应强度B B应为应为多少？多少？221mveU RvmevB2Rr2tan221tgemUrB F洛洛F电电VEB速度选择器速度选择器qEqvB EvB 原原 理：理：特点：特点： 速度选择器只选择速度（大小、方向），而不速度选择器只选择速度（大小、方向），而不选择粒子的质量和电荷量选

3、择粒子的质量和电荷量 速度选择器速度选择器B B、E E、v v三个物理量的大小、方三个物理量的大小、方 向互相约束。向互相约束。 当当V VE E/ /B B时，则时，则qvBqvBqEqE, ,粒子向上偏转；当粒子向上偏转；当V V E E/ /B B时，则时，则qvBqvB qEqE，粒子向下偏转。，粒子向下偏转。 1.1.在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动

4、能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是计重力的情况下，可采取的办法是( )( )A.A.增大粒子射入时的速度增大粒子射入时的速度 B.B.减小磁场的磁感应强度减小磁场的磁感应强度C.C.增大电场的电场强度增大电场的电场强度 D.D.改变粒子的带电性质改变粒子的带电性质B CB C 2 2如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率粒子所具有的速率v=E/Bv=E/B，那么，那么 ( ) ( ) A A带正电粒子必须沿带正电粒子必须沿abab方向从左侧进入场区，方向从左侧进入场区， 才能沿直线通过才能沿直线通过 B. B. 带负电粒子必须沿带负

5、电粒子必须沿baba方向从右侧进入场区，方向从右侧进入场区，才能沿直线通过才能沿直线通过 C C不论粒子电性如何，沿不论粒子电性如何，沿abab方向从左侧进入场方向从左侧进入场区，都能沿直线通过区，都能沿直线通过 D. D. 不论粒子电性如何，沿不论粒子电性如何，沿baba方向从右侧进入场方向从右侧进入场区，都能沿直线通过区，都能沿直线通过A CA CB CB C质谱仪质谱仪结构结构: :加速电场加速电场 速度选择器速度选择器 偏转磁场偏转磁场 照相底片照相底片用途：用途： 测定带电粒子比荷和分析同位素测定带电粒子比荷和分析同位素 UqSS1xPBqmUBxR2121A DA D 带电粒子质量

6、带电粒子质量m,m,电荷量电荷量q,q,由电压由电压U U加速后垂直进入加速后垂直进入磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场, ,设轨道半径为设轨道半径为r,r,则有荷质则有荷质比：比：NUOMB221mvqU rmvqvB2 222rBUmq 带电粒子质量带电粒子质量m,m,电荷量电荷量q,q,以速度以速度v v穿过速度选择器穿过速度选择器( (电场强度电场强度E E，磁感应强度，磁感应强度B B1 1),),垂直进入磁感应强度为垂直进入磁感应强度为B B2 2的匀强磁场的匀强磁场. .设轨道半径为设轨道半径为r,r,则有荷质比：则有荷质比：MB2EB1NqE=qvB1rmvqv

7、B22 rBBEmq21 质质谱仪原理如图所示，谱仪原理如图所示，a a为粒子加速器，电压为为粒子加速器，电压为U U1 1；b b为速度选为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B B1 1，板间距离为，板间距离为d d；c c为偏为偏转分离器，磁感应强度为转分离器，磁感应强度为B B2 2。今有一质量为。今有一质量为m m、电量为、电量为+e+e的正电子的正电子( (不计重力不计重力) )，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为分离器后做半径为R R的匀速圆周运动。求：的匀速圆周运动。求

8、：(1)(1)粒子的速度粒子的速度v v为多少？为多少？(2)(2)速度选择器的电压速度选择器的电压U U2 2为多少？为多少？(3)(3)粒子在粒子在B B2 2磁场中做匀速圆磁场中做匀速圆周运周运动的半径动的半径R R为多大？为多大？ 2112eUmv12eUvm1212eUUdBm1221mURBe(1)(1)(2)(2)(3)(3)加速原理：加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，动能增加，qUqU= = E Ek k多多级加速装级加速装置置)(321nkUUUUqE回旋加速器回旋加速器结构：结构：粒子源粒子源 D D形金属盒

9、形金属盒 匀强磁场匀强磁场 高频交流电源高频交流电源 粒子引出装置粒子引出装置原原 理：理：电场加速电场加速 磁场约束偏转磁场约束偏转rmvqvB2 KqUE 加速条件加速条件2 mTTqB电场回旋最终速率最终速率q B Rvm最终动能最终动能2222kq B REmR R为为D D形盒的半径形盒的半径E EK K与加速电压无关与加速电压无关运动时间运动时间决定因素：决定因素：周期周期T T转动的圈数转动的圈数n n22nBrtnTU大大 小：小：例例 ：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是述，正确的是( )( )A A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的、电