第六节---洛伦兹力与现代技术2

1、第六节 洛伦兹力与现代技术,带电粒子在复合场中的直线运动,1、复合场：,2、带电粒子在复合场中的直线运动条件：,F合=0,重力场、电场、磁场中任意两个以上的场,做匀速直线运动,做加速（或减速） 直线运动,F合与V在同一直线上,3、判断是否受力,带电物体在磁场中不一定受洛仑兹力的作用,带电微粒一般不考虑重力（如电子、质 子、中子、粒子等） 带电尘埃、小球、油滴等要考虑重力,带电物体在电场中一定受电场力作用,受力条件：B0，V 0，且V与B不平行,重力场：,电场：,磁场：,题1、质量为m，带电量为q 的带电小球，以速率v垂直进入如图所示的匀强磁场中，恰好做匀速直线运动求：带电小球的电性及磁场的磁感

2、应强度的大小？,重力场+磁场,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：,G,f,+,速度选择器,+,离子源,f,V,F电,解:粒子做匀速直线运动,F合=0,qvB=qE,1. 若该粒子的电量变了,以这样的速度能否沿直线穿过？,2.负电荷以这样的速度能否沿直线穿过？,f,F电,(2)速度多大的粒子才能沿直线穿过场区?,如图, 两板间存在相互正交的匀强电场E与匀强磁场B，从粒子源出来的带正电的粒子速度水平向右,重力不计，(1)这个粒子进入复合场受到那些力？,应用一、,qE=qvB,质谱仪,质谱仪是一种分析同位素和测定带电粒子质量的重要工具,题2、

3、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,应用二：加速器,问题1：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,qU=,mv2,2,问题2：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。,直线加速器占地太大，能不能让它小一点?,加

4、利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器,1932年，美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，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,回旋加速器,一、回旋加速器的核心部件： 两个D形盒及两个大磁极 D形盒间的窄缝 高频交流电压,二、回旋加速器的原理,1、磁场的作用：,2、电场的作用：,3、交变电压的作用：,偏转回旋,加速,保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速。,问题1：磁场为B，粒子电量为q,被加速后，运动速率和运动半径都会增加，,无关,与,不变,T,求：1.它的运动周期T,2.交变电压的频率,粒子在加速器中运动的周期、频率与交变电压的周期、频率相同,问题2：回旋加

5、速器的直径为D，磁感应强度为B，交变电压的电压为U，粒子电量q 求：（1）加速到最后粒子的最大总动能Ek？ （2）增大粒子最大总动能可采取哪些措施？ （3）粒子在电场中被加速的次数n？,最大总动能,加速次数,应用三：磁流体发电机,磁流体发电机：如图所示，等离子喷入磁场区域，磁场区域中有两块金属板A和B，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板产生电势差U。,A板带什么电？ B板带什么电？,电流方向？,应用四：霍尔效应,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差U，这种现象叫霍尔效应。,在洛伦兹力作用下，正负电荷分离到上下板，,正负电荷就不再向上、下两板移动,当,时：,例5：截面是矩形的金属导体，放在如图所示的