洛伦兹力的应用 课件

1、洛伦兹力的应用,带电粒子在圆形磁场区域运动,O1,/2,r,R,B,V,V,结论：,对一定的带电粒子，可通过调节B 和V 的大小来控制 粒子的偏转角度,显像管,例:电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U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。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少？,F洛,F电,V,E,B,速度选择器,原 理：,特点：,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,速

2、度选择器B、E、v三个物理量的大小、方 向互相约束。,当VE/B时，则qvBqE,粒子向上偏转；当 V E/B时，则qvB qE，粒子向下偏转。,1.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，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是( ) A.增大粒子射入时的速度 B.减小磁场的磁感应强度 C.增大电场的电场强度 D.改变粒子的带电性质,B C,2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v=E/B，那么 ( ) A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区， 才能沿直线通过 B. 带负电粒子必须沿

3、ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过 C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过 D. 不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过,A C,3.正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E，一带电的粒子，以速度v1垂直射入，而以速度v2射出，则（ ） A.v1=E/B v2v1 B.v1E/B, v2v1 C.v1E/B v2v1 D.v1E/B .v2v1,B C,质谱仪,结构:,加速电场 速度选择器 偏转磁场 照相底片,用途：,测定带电粒子比荷和分析同位素,质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的

4、各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断( ),A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小 C、只要x相同，则离子质量一定相同 D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同,A D,带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,则有荷质比：,带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有荷质比：,qE=qvB1,

5、质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为+e的正电子(不计重力)，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R的匀速圆周运动。求： (1)粒子的速度v为多少？ (2)速度选择器的电压U2为多少？ (3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？,(1),(2),(3),直线加速器,加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek,多级加速装置,加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器,回旋加速器,结构：,粒子源 D形金属盒 匀强磁场 高频交流电源 粒子引出装置,原 理：,电场加速,磁场约束偏转,加速条件,最终速率,最终动能,R为D形盒的半径,EK与加速电压无关,运动时间,决定因素：,周期T,转动的圈数n,大 小：,例 ：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是( ) A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动,C D,磁流体发电机,等离子体束,V,qvBqE,EAB Ed Bvd,B,d,如图所