湖北省丹江口市高中物理模块综合复合场中的特殊物理模型课件新人教版选修3-1.ppt

复合场中的特殊物理模型 1 带电粒子速度选择器 质谱仪 1 速度选择部分 路径不发生偏转的离子的条件是能通过速度选择器的带电粒子必是速度为该值 含方向 的粒子 与它带多少电和电性 质量均无关 2 质谱仪部分 经过速度选择器后的相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场中做匀速圆周运动 不同荷质比的离子轨道半径不同 P位置为照相底片记录粒子的位置 2 质谱仪 构造 原理 作用 测比荷 1如图5所示 在正交的匀强电场和磁场的区域内 磁场水平向内 有一离子恰能沿直线飞过此区域 不计离子重力 A 若离子带正电 E方向应向下B 若离子带负电 E方向应向上C 若离子带正电 E方向应向上D 不管离子带何种电 E方向都向下 AB 质谱仪具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素 质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器 它由静电加速器 速度选择器 偏转磁场 显示屏等组成 它的结构原理如图所示 2如图所示为质谱仪的原理示意图 电荷量为q 质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器 选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场 匀强电场的场强为E 方向水平向右 已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器 从G点垂直MN进入偏转磁场 该偏转磁场是一个以直线MN为边界 方向垂直纸面向外的匀强磁场 带电粒子经偏转磁场后 最终到达照相底片的H点 可测量出G H间的距离为L 带电粒子的重力可忽略不计 求 1 粒子从加速电场射出时速度v的大小 2 粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向 3 偏转磁场的磁感应强度B2的大小 2 磁流体发电机 霍尔效应 原理是 等离子气体喷入磁场 正 负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上 在两极板上产生电势差 3 电磁流量计 导电液体中的自由电荷在洛伦兹力作用下纵向偏转 a b间出现电势差 当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时 a b间的电势差就保持稳定 原理 一圆形导管直径为d 用非磁性材料制成 其中有可以导电的液体向左流动 如图是一种测量血管中血流速度的仪器的示意图 在动脉两侧分别安装电极并加磁场 电极的连线与磁场垂直 设血管的直径为2mm 磁场的磁感应强度为0 08T 测得两极间的电压为0 10mV 则血流速度为多少 四 电磁流量计 高考回顾 2002年全国 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 此时的磁场的磁感应强度B应为多少 P 解析 电子在磁场中沿圆弧ab运动 圆心为C 半径为R 如图以v表示电子进入磁场时的速度 M e分别表示电子的质量和电量 则 本题是一道关于带电粒子在电场中加速和在磁场中受洛仑兹力的综合题 关键要搞清电子束从加速电场出来后 进入磁场前及从磁场出来后是作匀速运动的 本题考查了粒子加速和圆周运动问题又结合了生活实际 eU evB 又有tan 由以上各式解得 五 回旋加速器 1 作用 产生高速运动的粒子 2 原理 用磁场控制轨道 用电场进行加速 回旋加速器加在D形盒内两极的交变电压的频率为1 2 10 7Hz DD形盒的半径为0 532m 求 1 加速氘核所需的磁感应强度B 2 氘核所达到的最大速率v是多少 例2 已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B 1 5T D形盒的半径为R 60cm 两盒间电压u 2 104V 今将 粒子从近于间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度 垂直于半径的方向射入 求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值 3 注意 2 交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同 这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速 五回旋加速器 1 带电粒子在匀