(磁場)現(xiàn)代五項技術(shù)的應用.ppt

帶電粒子在復合場中的運動 現(xiàn)代五項技術(shù)應用專題 莆田二中高三物理組 現(xiàn)代五項技術(shù) 磁流體發(fā)電機 質(zhì)譜儀 電磁流量計 回旋加速器 速度選擇器 一 速度選擇器 功能是為了選擇某種速度的帶電粒子 1 原理 設(shè)一束質(zhì)量 電性 帶電量 速度均不同的粒子束 重力不計 從S1孔垂直磁場和電場方向進入兩板間 同時受到電場力和洛倫茲力作用 要使粒子沿直線從S2飛出 須滿足 qvoB qE即vo E B 由此可見 盡管有一束速度不同的粒子從S1孔進入 但能從S2孔飛出的粒子只有一種速度 而與粒子的質(zhì)量 電性 電量無關(guān) 2 特點 如何保證F和f的方向始終相反 將v E B三者中任意兩個量的方向同時改變 但不能同時改變?nèi)齻€或者其中任意一個的方向 否則將破壞速度選擇器的功能 當粒子進入速度選擇器時速度 粒子將因側(cè)移而不能通過選擇器 如圖 設(shè)在電場方向側(cè)移后粒子速度為v1 a 當時 粒子向f方向側(cè)移 F做負功 粒子動能減少 電勢能增加 有 b 當時 粒子向F方向側(cè)移 F做正功 粒子動能增加 電勢能減少 有 二 磁流體發(fā)電機 利用等離子體來發(fā)電 2 工作原理 3 電動勢的計算 設(shè)兩極板間距為d 根據(jù)兩極電勢差達到最大值的條件F洛 F電 即 則磁流體發(fā)電機的電動勢 1 等離子體的產(chǎn)生 在高溫條件下氣體發(fā)生電離 電離后的氣體中含有離子 電子和部分未電離的中性粒子 正負電荷的密度幾乎相等 三 電磁流量計 利用霍爾效應來測量管道中液體流量 原理 當自由電荷受電場力和洛倫茲力平衡時 ab間電勢差就保持穩(wěn)定 測出ab間電勢差的大小U 則 即可算出管道內(nèi)液體的流量 四 質(zhì)譜儀 用于測量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素 1 離子發(fā)生器 發(fā)射出電量q 質(zhì)量m的粒子 粒子從A中小孔S飄出時速度大小不計 2 靜電加速器C 靜電加速器兩極板M和N的中心分別開有小孔S1 S2 粒子從S1進入后 經(jīng)電壓為U的電場加速后 從S2孔以速度v飛出 3 偏轉(zhuǎn)磁場B 粒子從小孔S2射出后 從偏轉(zhuǎn)磁場邊界擋板上的小孔S4進入 做半徑為r的勻速圓周運動 4 感光片F(xiàn) 粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中做半圓運動后 打在感光膠片的P點被記錄 可以測得P與S4間的距離L 課堂練習P270 2 如圖所示 電容器兩極板相距為d 兩端電壓為U 極板間的勻強磁場為B1 一束電荷量為 q的粒子從圖示方向射入 沿直線穿過電容器后進入另一勻強磁場B2 結(jié)果分別打在a b兩點 兩點間的距離為 R 求打在兩點粒子質(zhì)量差 m為多少 五 回旋加速器 用來加速帶電粒子使之獲得高能量 1932年 勞倫斯和利文斯設(shè)計出了回旋加速器 回旋加速器的工作原理如圖所示 置于高真空中的D形金屬盒半徑為R 兩盒間的狹縫很小 帶電粒子穿過的時間可以忽略不計 磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直 A處粒子源產(chǎn)生的粒子 質(zhì)量為m 電荷量為 q 在加速器中被加速 加速電壓為U 加速過程中不考慮相對論效應和重力作用 1 求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比 2 求