第六节 洛伦兹力与现代技术(2)

1、第六节第六节 洛伦兹力与现代技术洛伦兹力与现代技术带电粒子在带电粒子在复合场复合场中的中的直线直线运动运动1、复合场：、复合场：2、带电粒子在复合场中的直线运动条件：、带电粒子在复合场中的直线运动条件：F合合=0重力场、电场、磁场中任意两个以上的场重力场、电场、磁场中任意两个以上的场做匀速直线运动做匀速直线运动做加速（或减速）做加速（或减速）直线运动直线运动F合与合与V在同一直线上在同一直线上3 3、判断是否受力、判断是否受力 带电物体在磁场中带电物体在磁场中不一定不一定受洛仑兹力的作用受洛仑兹力的作用 带电微粒一般带电微粒一般不考虑不考虑重力（如电子、质重力（如电子、质 子、中子、子、中子、

2、粒子等）粒子等） 带电尘埃、小球、油滴等要带电尘埃、小球、油滴等要考虑考虑重力重力带电物体在电场中带电物体在电场中一定一定受电场力作用受电场力作用受力条件：受力条件：BB0 0，V V 0 0，且，且V V与与B B不平行不平行重力场：重力场：电场：电场：磁场：磁场：题题1 1、质量为质量为m m，带电量为，带电量为q q 的的带电小球带电小球，以速率，以速率v v垂直进垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动求：带入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动求：带电电小球小球的电性及磁场的磁感应强度的大小？的电性及磁场的磁感应强度的大小？ 重力场重力场+磁场磁场 解：物体所受重力的方向

3、竖直向下，物体做匀速直线解：物体所受重力的方向竖直向下，物体做匀速直线运动，洛伦兹力的方向一定竖直向上，物体带正电：运动，洛伦兹力的方向一定竖直向上，物体带正电：mgqvB qvmgB Gf+ +速度选择器速度选择器+离子源离子源fVF电电解解: :粒子做匀速直线运动粒子做匀速直线运动, ,F F合合=0=0, ,qvB=qEqvB=qE, ,1. 1. 若该粒子的电量变了若该粒子的电量变了, ,以这以这样的速度能否沿直线穿过？样的速度能否沿直线穿过？2.2.负电荷负电荷以这样的速度能否沿以这样的速度能否沿直线穿过？直线穿过？fF电电(2)(2)速度多大的粒子才能沿直线穿过场区速度多大的粒子才

4、能沿直线穿过场区? ?如图如图, , 两板间存在两板间存在相互正交相互正交的匀强的匀强电场电场E E与匀强磁场与匀强磁场B B，从粒子源出来从粒子源出来的的带正电带正电的粒子速度的粒子速度水平向右水平向右, ,重力重力不计不计，(1)(1)这个粒子进入复合场受到这个粒子进入复合场受到那些力？那些力？+ + + +- - - -离子源离子源VE EB B- - - -+ + + +E EB B（电场（电场+ +磁场磁场) )qU=mv22qE=qvBrmvqvB2qBmvr 质谱仪质谱仪 UqSS1xPBADqmUBxR2121qU=mv22RmvqvB2应用二：加速器应用二：加速器+U问题问题

5、1：用什么方法可以加速带电微粒？：用什么方法可以加速带电微粒？ 答：利用加速电场可以加速带电粒子答：利用加速电场可以加速带电粒子qU=mv22问题问题2：要使一个带正电微粒获得更大的速度（能量）？：要使一个带正电微粒获得更大的速度（能量）？ 答：采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。答：采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。1932年，美国物理学家劳仑斯发明了年，美国物理学家劳仑斯发明了从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖一大步为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖回旋加速器原理图回旋加速器原理图NSB2D1D

6、ON粒子电量为粒子电量为q,q,被加速后，被加速后，运动速率和运动半径都会增加，运动速率和运动半径都会增加，无关无关与与不变不变rv?TqBmT2求：求：1.1.它的运动它的运动2.2.交变电压的交变电压的频率频率mqBTf21粒子在加速器中运动的周期、粒子在加速器中运动的周期、频率与交变电压的周期、频率频率与交变电压的周期、频率相同相同回旋加速器的直径为回旋加速器的直径为D，磁感应强度为，磁感应强度为B，交，交变电压的电压为变电压的电压为U，粒子电量，粒子电量q求：（求：（1）加速到最后粒子的）加速到最后粒子的最大总动能最大总动能Ek？ （2）增大粒子最大总动能可采取哪些措施？）增大粒子最大总动能可采取哪些措施？ （3）粒子在电场中被）粒子在电场中被加速的次数加速的次数n？)2(2DmvqvB 221mvEKmDBqEK8222最大总动能最大总动能加速次数加速次数mUDqBqUEnk822磁流体发电机：如图所示，等离子喷入磁场区域，磁流体发电机：如图所示，等离子喷