洛仑兹力与现代技术.pptVIP

1、带电粒子q的初速度v方向与磁场B平行，洛伦兹力的大小为多少？ 回旋加速器 案例1：已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2=1∶4，电量之比q1∶q1=1∶2。 （1）当氢核与氦核以相同的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1∶r2=______，周期之比T1∶T2=______。 （2）若它们以相同的动能射入磁场后，其半径之比r1∶r2=______，周期之比T1∶T2=______ 学案基础练习 答案（1） 1：2 1：2 （2）1：1 1：2 练习: 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 【例2】在图中所示的质谱仪中，速度选择器部分的匀强电场场强E=1.2×105V/m，匀强磁场的磁感应强度为B=0.6T.偏转分离器的磁感应强度为B′=0.8T.求：(1)能通过速度选择器的粒子速度多大?(2)质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的距离d为多少?(质子质量为m) 【解析】粒子通过速度选择器时，所受电场力和磁场力方向相反、大小相等，粒子可匀速穿过速度选择器.由于质子和氘核以相同速度进入磁场后，做圆周运动的半径不同，打在以不同的条纹上，本质上来讲，也就是带电粒子在复合场中的运动，该类问题的关键是连接点的速度. * 第五节洛仑兹力在现代技术中的运用 2、带电粒子q的初速度v方向与磁场B垂直，洛伦兹力的大小为多少？ 如果该粒子只受洛伦兹力，则粒子分别做何运动？ 忽略粒子所受重力 一、带电粒子在磁场中的运动： 1、v //B，带电粒子f洛=0，则粒子做匀速直线运动 2、v ⊥B，带电粒子f洛=Bvq，则粒子做匀速圆周运动 B - v v 回顾：匀速圆周运动的特点、规律 思考：如果已知带电粒子的质量为m、速度为v，带电量为q，匀强磁场磁感强度为B，可以推导出粒子运动圆轨道半径r=？，运动周期T=？ 结论：r=mv/Bq T=2πm/qB 一、速度选择器的工作原理 题：带电粒子（带正电）q以速度v垂直进入匀强电场，受电场力作用，运动方向将发生偏转，如图所示。若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场，使该带电粒子的运动不偏转，求所加匀强磁场的方向和磁感应强度的大小。 要点·疑点·考点 分析：电荷进入电场，受垂直向下的电场力作用而偏转，若使它不发生偏转，电荷受所加磁场的洛仑兹力方向一定与电场力方向相反，根据左手定则和洛仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者，如图所示。 因为? f洛=F电 要点·疑点·考点 说明：若我们在该装置前后各加一块挡板，让电量相同的不同速度的带电粒子从前边挡板中小孔射入，经过匀强电场和磁场，只有其运动速度刚好满足f洛=F电的粒子运动轨迹不发生偏转，从第二块挡板上小孔中射出。改变匀强电场或匀强磁场的大小，就可以得到不同速度的带电粒子。这个装置就叫做速度选择器 （v=E/B） 问：若将一个能通过某速度选择器的正电荷换成一个电量相等速度不变的负电荷，它还能通过该速度选择器吗？为什么？ 答：能。因为虽然它所受电场力和洛仑兹力方向都与正电荷方向相反，但大小仍然相等，其合力仍然为零，所以能通过。 要点·疑点·考点 二、质谱仪 如图所示的是一种质谱仪的示意图，其中MN板的左方是带电粒子速度选择器，选择器内有正交的匀强磁场和匀强电场， 一束有不同速率的正 离子水平地由小孔进 入场区. 速度选择器 原理分析： 讨论： 1、若带电粒子带负电，会不会影响速度选择器对速度的选择？ 2、若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对速度的选择？ 3、若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对速度的 二、 第六节 洛沦兹力与现代技术 质谱仪 A：电离室:S1—S2：加速电场 　 S2—S3：速度选择器 B：匀强磁场 D：照相底片 质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质量有微小差别，由公式q/m=2U/B2r2，它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不同位置，在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱线可以准确地测出各种同位素的原子量。 (1)速度选择部分：路径不发生偏转的离子的条件是Eq=Bqv，即v=E/B.能通过速度选择器的带电粒子必是速度为该值的粒子，与它带多少电和电性、质量均无关. (2)质谱仪部分：经过速