学教科版选修31 3.5洛伦兹力的应用 课件（4）（17张）.pptx

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 速度选择器b e v三个物理量的大小 方向互相约束 当v e b时 则qvb qe 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 bc 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 ac 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 bv2 v1b v1 e b v2 v1c v1 e bv2 v1d v1 e b v2 v1 bc 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 ad 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 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 cd 磁流体发电机 等离子体束 v qvb qe eab ed bvd b d 如图所示