洛仑磁力与现代技术PPT学习教案

1、会计学1洛仑磁力与现代技术洛仑磁力与现代技术处在匀强磁场内部的两个电子A和B，分别以和2v的速率垂直射入匀强磁场中，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点（ ） A条件不够无法比较 BA先到达CB先到达 D同时到达第1页/共36页有三束粒子，分别是质子（有三束粒子，分别是质子（p），氚核（），氚核（ ）和和粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（这三束粒子的运动轨迹？（ ）A B

2、C DH31第2页/共36页如图所示，带电粒子(重力不计)在匀强磁场中，按图中运动轨迹运动，中央是一块薄金属板，粒子穿过金属板时有动能损失，则：( )A粒子带负电 B粒子运动方向是abcdC粒子运动方向是dcba D粒子在下半周所用时间比上半周所用的时间要长 第3页/共36页H11H21H31第4页/共36页2 2、速度不同的两个电子垂直磁场方向、速度不同的两个电子垂直磁场方向飞入磁场，运动轨迹如图。请问，哪个飞入磁场，运动轨迹如图。请问，哪个是速度较大的电子运动轨迹？它们的周是速度较大的电子运动轨迹？它们的周期相同吗？期相同吗？第5页/共36页如图所示，匀强磁场宽如图所示，匀强磁场宽L=30

3、 cm，B=3.3410-3 T，方向垂直纸面向里，方向垂直纸面向里.设一质设一质子以子以v=1.6105 m/s 的速度垂直于磁场的速度垂直于磁场B的的方向从小孔方向从小孔C射入磁场，然后打到照相底片上射入磁场，然后打到照相底片上的的A点点. 试求：试求：（1）质子在磁场中运动的轨道半径）质子在磁场中运动的轨道半径r；（质子的质量为（质子的质量为1.6710-27 kg；质子的电荷；质子的电荷量为量为1.610-19 C）OHLvA0C第6页/共36页（2）A点距入射线方向上的点距入射线方向上的O点的距离点的距离H；（3）质子从）质子从C孔射入到孔射入到A点所需的时间点所需的时间t.第7页/

4、共36页质谱仪质谱仪阿斯顿阿斯顿S0AA,B2P2P1B1_+、简述质谱仪的结构？、简述质谱仪的结构？、试分析质谱仪的工作、试分析质谱仪的工作原理：原理：如何测定带电粒子的荷如何测定带电粒子的荷质比质比q/m如何区分和测量同位素如何区分和测量同位素加速电场速度选择器照相底片偏转磁场S121S第8页/共36页例例:一质量为一质量为m，电荷量为，电荷量为q的粒子，从容器的粒子，从容器A下下方的小孔方的小孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场。的加速电场。然然后让粒子垂直进入磁感应强度为后让粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片匀速圆周运动，最后打到

5、照相底片D上（如图所上（如图所示）。示）。求求 ：（：（1）粒子进入）粒子进入 磁场时的速率；磁场时的速率； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径。）粒子在磁场中运动的轨道半径。第9页/共36页 UqSS1xPB 练习：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素练习：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，离子源的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不产生的各种不同正离子束同正离子束(速度可看作为零速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进，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入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在上，设离子在P

6、上的位置到入口处上的位置到入口处S1的距离为的距离为x，可以判断，可以判断( )A、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小越大，离子质量越小C、只要、只要x相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同D、只要、只要x相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同AD第10页/共36页 回旋加速器回旋加速器 -劳伦斯劳伦斯 A Ud第11页/共36页 例例1：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是正确的是( )A、电场和磁场

7、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、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的、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、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、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动形盒中做匀速圆周运动CD第12页/共36页例例3 3：回旋加速器回旋加速器 的两个的两个D D形盒的半径都为形盒的半径都为R R，用来加速质量为，用来加速质量为m m，带电量为，带电量为q q 的质子，使质子由静止加速到能量为的质子，使质子由静止加速到能量为E E 后，由后，由A A 孔射出。求孔射出。求： （1 1）加速器中

8、匀强磁场）加速器中匀强磁场B B 的方向和大小。的方向和大小。 （2 2）设两）设两D D形盒间的距离为形盒间的距离为d d，其间电压为，其间电压为U U，加速到上述，加速到上述能量所需加速次数能量所需加速次数. .（3 3）加速到上述能量所需时间）加速到上述能量所需时间( (不计通过缝隙的时间）。不计通过缝隙的时间）。 A Ud第13页/共36页第14页/共36页第15页/共36页第16页/共36页第17页/共36页 例例1. 质子和氘核经同一电压加速，垂直进入匀强磁场中质子和氘核经同一电压加速，垂直进入匀强磁场中，则质子和氘核的动能，则质子和氘核的动能E1、E2，轨道半径，轨道半径r1、r

9、2的关系是的关系是 (A)E1E2，r1r2； (B)E1E2，r1r2；(C)E1E2，r1r2； (D)E1E2，r1r2. B练习：一质子及一练习：一质子及一粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中（1）若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比为）若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比为 ；（；（2）若两者以相同的动能进入磁场中，则旋转半径之比为）若两者以相同的动能进入磁场中，则旋转半径之比为 ；（；（3）若两者以相同速度进入磁场，则旋转半径之比为）若两者以相同速度进入磁场，则旋转半径之比为 。2:11：11：2第18页/共36页 例例2.一带电粒子

10、沿垂直于磁场方向运动，它的一段径迹一带电粒子沿垂直于磁场方向运动，它的一段径迹如下图所示。径迹上的每一小段都可视为圆弧，由于带如下图所示。径迹上的每一小段都可视为圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），由图可以确定此粒子带量不变），由图可以确定此粒子带_电；其运动方向电；其运动方向从从_ _向向_ _运动（用运动（用a、b表示）表示）ba正正Bba第19页/共36页例例3 如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子平面，平面上一个钉子O固定一根细线，细

11、线的另一端系固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕一带电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动做匀速圆周运动.在在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法一定错误的是下列说法一定错误的是A.速率变小，半径变小，周期不变速率变小，半径变小，周期不变B.速率不变，半径不变，周期不变速率不变，半径不变，周期不变C.速率不变，半径变大，周期变大速率不变，半径变大，周期变大D.速率不变，半径变小，周期变小速率不变，半径变小，周期变小练习练习. 质量为质量为m，电量为，电量为e的电子，绕原子核以一定半径做匀速

12、圆的电子，绕原子核以一定半径做匀速圆周运动，垂直电子轨迹平面有一磁感应强度为周运动，垂直电子轨迹平面有一磁感应强度为B的匀强磁场，若的匀强磁场，若电子所受到的电场力的大小是洛伦兹力大小的电子所受到的电场力的大小是洛伦兹力大小的4倍，则电子运动倍，则电子运动角速度可能为：角速度可能为：( ) (A)2Be/m (B)3Be/m (C)4Be/ m (D)5Be/mB DA 第20页/共36页VVVV第21页/共36页VV结论：结论：1、圆上任意两点的切线方向即速度方向，两切线的垂线相交点即圆心。、圆上任意两点的切线方向即速度方向，两切线的垂线相交点即圆心。2、圆上两点连线即弦，弦的中垂线必过圆心

13、。中垂线、弦和半径构成直角三角形。、圆上两点连线即弦，弦的中垂线必过圆心。中垂线、弦和半径构成直角三角形。3、轨迹的始终两点间的弧对应的圆心角等于偏向角。、轨迹的始终两点间的弧对应的圆心角等于偏向角。运动时间：运动时间：）弧度的单位是或）度的单位是rad:(2:(3600qBmTtTt第22页/共36页第23页/共36页第24页/共36页第25页/共36页 A1 A3 A4 A2 30 60 图 12 qtmB341qtmB382综合题例综合题例第26页/共36页 （2002年全国）年全国） 、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏、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

14、过电压为转技术实现的。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。磁场区的中心为心为O，半径为，半径为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点而打到屏点而打到屏幕的中心幕的中心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，需要加磁场，使，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度电子束偏转一已知角度，此时的磁场的磁感应强度，此时的磁场的磁感应强度B应为多应为多少？少？P第27页/共36页31.0 10 C/kgqm第28页/共36页ab作业作业2：p95 5第29页/共36页返返回回 练习：练习： 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个带如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个带电量为电量为q 的正离子自的正离子自A点垂直射入磁场，沿半径为点垂直射入磁场，沿半径为