高中物理洛伦兹力应用.ppt

* * 洛沦兹力的应用 一.速度选择器 在电、磁场中，若不计重力，则： 1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负关； 2.注意电场和磁场的方向搭配。 S 解：当粒子所受的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反时，粒子才能飞出速度选择器。 练习：如图所示，一速度选择器离子源中射出一束速度各异的带电粒子（重力忽略不计），已知电场强度为 ，磁感应强度为20T，求速度多大的粒子才能从小孔S射出？ 2如图所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则 （ ） A．若电子从左向右水平飞入，电子也沿直线运动 B．若电子从左向右水平飞入，电子将向上偏转 C．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏转 D．若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏转 AC 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。 阿斯顿 二.质谱仪 作用： 测量带电粒子的质量和分析同位素 荣获1922年诺贝尔化学奖 质谱仪的结构图 例题：如图所示，一束质量为m的带电离子，电量为q，水平的经小孔S1进入由匀强电场E和匀强磁场B1的区域。只有那些轨迹不发生偏转的离子才能通过S2，进入另一个匀强磁场B2中，求进入B2的离子的运动轨道半径是多大？ 例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。 （1）求粒子进入磁场时的速度 （2）求粒子在磁场中运动的轨道半径 D S3 解:离子在S1S2间加速时，电场力做功，所以： 解得： D S3 离子在磁场B中做圆周运动的半径为： 将（1）式带入（2）式可得： 三、回旋加速器 要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。 产生这些高能“炮弹”的“工厂”就是各种各样的粒子加速器 设计思路： 最初设想—直线加速 最终设想—环形加速 第一台回旋加速器 劳伦斯 1930年美国的劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器。他因发明和发展了回旋加速器获得了1939年的诺贝尔物理学奖。 两D形盒缝隙间加有高频交变电压，如果交变电压的周期正好与离子运动的周期相同，离子就可以持续的被加速。 讨论与交流 R (1)带电离子加速时速度越大半径就越大，它的运动周期是否会变化？ （2）设D形盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，则质量为m、电量为q的带电离子加速后的最大速度是多大？ 由 可知周期 不会变化 世界最大的回旋加速器 1. 关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是 A.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 C.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D形盒中做匀速圆周运动 答案：CD 2. 关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是 A.与加速器的半径有关，半径越大，能量越大 B.与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大 C.与加速器的电场有关，电场越强，能量越大 D.与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大 答案：AB 四．霍尔效应 课后作业：如图所示，在y0的空间中存在着匀强电场，场强沿轴负方向；在y0的空间中，存在匀强磁场，磁场的方向垂直于平面xy（纸面）向外。一电量为q，质量为m的带电运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为，方向沿x轴正方向；然后经过x轴上x=2h处的点P2进入磁场，并经过y轴上y=-2h处的P3点。不计重力。求 （1）电场强度的大小 （2）粒子到达P2时的速度大小和方向 （3）磁感应强度的大小