洛倫茲力的應(yīng)用 課件

1、洛倫茲力的應(yīng)用洛倫茲力的應(yīng)用帶電粒子在圓形磁場區(qū)帶電粒子在圓形磁場區(qū)域運(yùn)動(dòng)域運(yùn)動(dòng)AoO1/2rRBVV2vqvBmRtan2rRtan2qBrmv結(jié)論：結(jié)論：對一定的帶電粒子，可通過調(diào)節(jié)對一定的帶電粒子，可通過調(diào)節(jié)B B 和和V V 的大小來控制的大小來控制粒子的偏轉(zhuǎn)角度粒子的偏轉(zhuǎn)角度顯像管顯像管 例例: :電電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)的中心磁場區(qū)，如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場

2、區(qū)的中心為為O O，半徑為，半徑為r r。當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將通過。當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將通過O O點(diǎn)而打到屏點(diǎn)而打到屏幕的中心幕的中心M M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P P，需要加磁場，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，此時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B應(yīng)為應(yīng)為多少？多少？221mveU RvmevB2Rr2tan221tgemUrB F洛洛F電電VEB速度選擇器速度選擇器qEqvB EvB 原原 理：理：特點(diǎn)：特點(diǎn)： 速度選擇器只選擇速度（大小、方向），而不速度選擇器只選擇速度（大小、方向），而不選擇粒子的質(zhì)量和電荷量選

3、擇粒子的質(zhì)量和電荷量 速度選擇器速度選擇器B B、E E、v v三個(gè)物理量的大小、方三個(gè)物理量的大小、方 向互相約束。向互相約束。 當(dāng)當(dāng)V VE E/ /B B時(shí)，則時(shí)，則qvBqvBqEqE, ,粒子向上偏轉(zhuǎn)；當(dāng)粒子向上偏轉(zhuǎn)；當(dāng)V V E E/ /B B時(shí)，則時(shí)，則qvBqvB qEqE，粒子向下偏轉(zhuǎn)。，粒子向下偏轉(zhuǎn)。 1.1.在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子垂直于電場和磁場方向射入場中，射出時(shí)一個(gè)帶電粒子垂直于電場和磁場方向射入場中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增加，在不粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)

4、能增加，在不計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是( )( )A.A.增大粒子射入時(shí)的速度增大粒子射入時(shí)的速度 B.B.減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.C.增大電場的電場強(qiáng)度增大電場的電場強(qiáng)度 D.D.改變粒子的帶電性質(zhì)改變粒子的帶電性質(zhì)B CB C 2 2如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率粒子所具有的速率v=E/Bv=E/B，那么，那么 ( ) ( ) A A帶正電粒子必須沿帶正電粒子必須沿abab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)， 才能沿直線通過才能沿直線通過 B. B. 帶負(fù)電粒子必須沿帶負(fù)

5、電粒子必須沿baba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過才能沿直線通過 C C不論粒子電性如何，沿不論粒子電性如何，沿abab方向從左側(cè)進(jìn)入場方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過區(qū)，都能沿直線通過 D. D. 不論粒子電性如何，沿不論粒子電性如何，沿baba方向從右側(cè)進(jìn)入場方向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過區(qū)，都能沿直線通過A CA CB CB C質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :加速電場加速電場 速度選擇器速度選擇器 偏轉(zhuǎn)磁場偏轉(zhuǎn)磁場 照相底片照相底片用途：用途： 測定帶電粒子比荷和分析同位素測定帶電粒子比荷和分析同位素 UqSS1xPBqmUBxR2121A DA D 帶電粒子質(zhì)量

6、帶電粒子質(zhì)量m,m,電荷量電荷量q,q,由電壓由電壓U U加速后垂直進(jìn)入加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場, ,設(shè)軌道半徑為設(shè)軌道半徑為r,r,則有荷質(zhì)則有荷質(zhì)比：比：NUOMB221mvqU rmvqvB2 222rBUmq 帶電粒子質(zhì)量帶電粒子質(zhì)量m,m,電荷量電荷量q,q,以速度以速度v v穿過速度選擇器穿過速度選擇器( (電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E E，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B B1 1),),垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B2 2的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場. .設(shè)軌道半徑為設(shè)軌道半徑為r,r,則有荷質(zhì)比：則有荷質(zhì)比：MB2EB1NqE=qvB1rmvqv

7、B22 rBBEmq21 質(zhì)質(zhì)譜儀原理如圖所示，譜儀原理如圖所示，a a為粒子加速器，電壓為為粒子加速器，電壓為U U1 1；b b為速度選為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B1 1，板間距離為，板間距離為d d；c c為偏為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B2 2。今有一質(zhì)量為。今有一質(zhì)量為m m、電量為、電量為+e+e的正電子的正電子( (不計(jì)重力不計(jì)重力) )，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為分離器后做半徑為R R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求：的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求

8、：(1)(1)粒子的速度粒子的速度v v為多少？為多少？(2)(2)速度選擇器的電壓速度選擇器的電壓U U2 2為多少？為多少？(3)(3)粒子在粒子在B B2 2磁場中做勻速圓磁場中做勻速圓周運(yùn)周運(yùn)動(dòng)的半徑動(dòng)的半徑R R為多大？為多大？ 2112eUmv12eUvm1212eUUdBm1221mURBe(1)(1)(2)(2)(3)(3)加速原理：加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動(dòng)能增加，動(dòng)能增加，qUqU= = E Ek k多多級(jí)加速裝級(jí)加速裝置置)(321nkUUUUqE回旋加速器回旋加速器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：粒子源粒子源 D D形金屬盒

9、形金屬盒 勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場 高頻交流電源高頻交流電源 粒子引出裝置粒子引出裝置原原 理：理：電場加速電場加速 磁場約束偏轉(zhuǎn)磁場約束偏轉(zhuǎn)rmvqvB2 KqUE 加速條件加速條件2 mTTqB電場回旋最終速率最終速率q B Rvm最終動(dòng)能最終動(dòng)能2222kq B REmR R為為D D形盒的半徑形盒的半徑E EK K與加速電壓無關(guān)與加速電壓無關(guān)運(yùn)動(dòng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間決定因素：決定因素：周期周期T T轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)n n22nBrtnTU大大 小：?。豪?：關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘：關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是述，正確的是( )( )A A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B B、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的、電