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(chǎng)區(qū)帶電粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)域運(yùn)動(dòng)AoO1/2rRBVV2vqvBmRtan2rRtan2qBrmv結(jié)論：結(jié)論：對(duì)一定的帶電粒子，可通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)一定的帶電粒子，可通過(guò)調(diào)節(jié)B B 和和V V 的大小來(lái)控制的大小來(lái)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(guò)電壓為現(xiàn)的。電子束經(jīng)過(guò)電壓為U U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)的中心磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)

2、區(qū)的中心為為O O，半徑為，半徑為r r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)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(chǎng)，需要加磁場(chǎng)，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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，此時(shí)磁場(chǎng)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(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.C.增大電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大電場(chǎng)的電場(chǎng)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(chǎng)區(qū)，方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)， 才能沿直線通過(guò)才能沿直線通過(guò) 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(chǎng)區(qū)，方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)才能沿直線通過(guò) 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(chǎng)方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)區(qū)，都能沿直線通過(guò) 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(chǎng)方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)區(qū)，都能沿直線通過(guò)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(chǎng)加速電場(chǎng) 速度選擇器速度選擇器 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 照相底片照相底片用途：用途： 測(cè)定帶電粒子比荷和分析同位素測(cè)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(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,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(guò)速度選擇器穿過(guò)速度選擇器( (電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)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(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng). .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(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)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(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)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(chǎng)中做勻速圓磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電粒子的利用加速電場(chǎng)對(duì)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(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng) 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(chǎng)加速電場(chǎng)加速 磁場(chǎng)約束偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)約束偏轉(zhuǎn)rmvqvB2 KqUE 加速條件加速條件2 mTTqB電場(chǎng)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(wú)關(guān)與加速電壓無(wú)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 ?。盒。豪?：關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘：關(guān)于回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用的敘述，正確的是述，正確的是( )( )A A、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用B B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)是交替地對(duì)帶電粒子做功的、電