帶點(diǎn)粒子有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-五種應(yīng)用

1、一.速度選擇器 平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。 這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做(jiozu)速度選擇器,這是質(zhì)譜儀的重要組成部分速度選擇器原理 1.粒子受力特點(diǎn)：同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。2.粒子勻速通過(guò)(tnggu)速度選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡：qE=qvB，v=E/B速度大小只有滿足v=E/B的粒子才能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。共三十頁(yè)注意 1.速度選擇器兩極板間距離極小，粒子(lz)稍有偏轉(zhuǎn)，即打到極板上。2.速度選擇器對(duì)正、負(fù)電荷均適用。3.速度選擇器中的E、B的方向具有確定的關(guān)系，僅

2、改變其中一個(gè)方向，就不能對(duì)速度做出選擇。4.速度選擇器只能單向選擇，如上圖中粒子從右側(cè)進(jìn)入會(huì)受到相同方向的電場(chǎng)力和洛倫玆力而打到板上5.從功的角度看，由于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與洛倫茲力方向垂直，所以洛倫茲力不對(duì)粒子做功共三十頁(yè)1、質(zhì)譜儀:是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析(fnx)同位素的重要工具2、工作原理將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一電場(chǎng)加速再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于粒子質(zhì)量不同，引起軌跡半徑(bnjng)不同而分開(kāi)，進(jìn)而分析某元素中所含同位素的種類二、質(zhì)譜儀原理分析共三十頁(yè)質(zhì)譜儀的兩種裝置(zhungzh)帶電粒子質(zhì)量(zhling)m,電荷量q,由電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)

3、磁場(chǎng),設(shè)軌道半徑為r,則有：NUOMB可得帶電粒子質(zhì)量m,電荷量q,以速度v穿過(guò)速度選擇器(電場(chǎng)強(qiáng)度E，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1),垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng).設(shè)軌道半徑為r,則有：MB2EB1NqE=qvB1可得：均可測(cè)定荷質(zhì)比共三十頁(yè)1加速原理(yunl)：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。直線(zhxin)加速器+U+三.加速器2直線加速器（多級(jí)加速） 如圖所示是多級(jí)加速裝置的原理圖：共三十頁(yè)直線(zhxin)加速器 利用(lyng)加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功,使帶電的粒子動(dòng)能增加，即 qU =Ek直線加速器的多級(jí)加速： 教材圖3.6-5所示的是多級(jí)加速裝置的原理圖，由動(dòng)能定

4、理可知，帶電粒子經(jīng)n級(jí)的電場(chǎng)加速后增加的動(dòng)能， Ek=q（U1+U2+U3+U4+Un）直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。P1 多級(jí)加速器P2P3P4P5P6一級(jí)二級(jí)三級(jí)n級(jí)加速原理：共三十頁(yè)斯坦福大學(xué)的加速器多級(jí)直線加速器有什么(shn me)缺點(diǎn)？共三十頁(yè)回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)1932年,美國(guó)物理學(xué)家勞侖斯發(fā)明了回旋加速器，從而使人類在獲得具有較高能量的粒子方面邁進(jìn)(mijn)了一大步為此，勞侖斯榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)共三十頁(yè)共三十頁(yè)回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)回旋(huxun)加速器1、作用：產(chǎn)生(chnshng)高速運(yùn)動(dòng)的粒子2、原理用

5、磁場(chǎng)控制軌道、用電場(chǎng)進(jìn)行加速+-+-共三十頁(yè)回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)交變(jio bin)回旋(huxun)加速器交變電壓的周期TE = 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期TB共三十頁(yè)Dv=？UB解：當(dāng)粒子從D形盒出口(ch ku)飛出時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)半徑=D形盒的半徑回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)Dv=？UB回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)問(wèn)題6：D越大，EK越大，是不是只要(zhyo)D不斷增大， EK 就可以無(wú)限制增大呢?回旋(huxun)加速器共三十頁(yè)美國(guó)(mi u)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室加速器共三十頁(yè)2.交變電場(chǎng)的周期和粒子(lz)的運(yùn)動(dòng)周期 T相同-保證粒子每次經(jīng)過(guò)

6、交變 電場(chǎng)時(shí)都被加速1. 粒子(lz)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期不變 回旋加速器問(wèn)題歸納共三十頁(yè)3.帶電粒子每經(jīng)電場(chǎng)加速一次,回旋半徑 就增大一次,每次增加(zngji)的動(dòng)能為4.粒子加速的最大速度(sd)由盒的半徑?jīng)Q定問(wèn)題歸納共三十頁(yè)周期與速度(sd)和軌道半徑無(wú)關(guān)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式 ,帶電粒子的周期在q、m、B不變的情況下與速度(sd)和軌道半徑無(wú)關(guān)。 因而圓運(yùn)動(dòng)周長(zhǎng) 也將與v成正比例地增大， 如果其他因素(q、m、B)不變, 則當(dāng)速率v加大時(shí),得知圓運(yùn)動(dòng)半徑將與v成正比例地增大,由因此運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間（周期）仍將保持原值。 共三十頁(yè)最終(zu zhn)能量粒子(lz)運(yùn)動(dòng)半徑最

7、大為D形盒的半徑R帶電粒子經(jīng)加速后的最終能量：由有 所以最終能量為 討論：要提高帶電粒子的最終能量，應(yīng)采取什么措施？ 回旋加速器加速的帶電粒子, 能量達(dá)到25 MeV 30 MeV后，就很難再加速了。共三十頁(yè).關(guān)于(guny)回旋加速器的工作原理，下列說(shuō)法正確的是：A、電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子C、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由加速電壓決定D、同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定和加速電壓決定(A)共三十頁(yè)06年廣東東莞中學(xué)高考模擬(mn)試題88回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高

8、頻交流電兩極(lingj)相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形金屬盒的半徑為R，狹縫間的距離為d，勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓為U，要增大帶電粒子（電荷量為q質(zhì)量為m，不計(jì)重力）射出時(shí)的動(dòng)能，則下列方法中正確的是： ( )A增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓 B減小狹縫間的距離C增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 D增大D形金屬盒的半徑dRBU解：C D共三十頁(yè)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)：撞出物質(zhì)奧秘 大科學(xué)裝置的存在和應(yīng)用水平，是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的具象。它如同一塊巨大(jd)的磁鐵，能

9、夠集聚智慧，構(gòu)成一個(gè)多學(xué)科陣地。作為典型的大科學(xué)裝置，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的重大改造工程就是要再添磁力。 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)在我國(guó)大科學(xué)裝置工程中赫赫有名，為示范之作。1988年10月16日凌晨(ln chn)實(shí)現(xiàn)第一次對(duì)撞時(shí)，曾被形容為“我國(guó)繼原子彈、氫彈爆炸成功、人造衛(wèi)星上天之后，在高科技領(lǐng)域又一重大突破性成就”。北京正負(fù)對(duì)撞機(jī)重大改造工程的實(shí)施，將讓這一大科學(xué)裝置“升級(jí)換代”，繼續(xù)立在國(guó)際高能物理的前端。 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重大改造工程完工后，將成為世界上最先進(jìn)的雙環(huán)對(duì)撞機(jī)之一。 共三十頁(yè)世界上最大、能量最高的粒子(lz)加速器歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) 共三十頁(yè)世界最大對(duì)撞機(jī)啟動(dòng)模擬宇宙大爆炸

10、中國(guó)參與(cny)研究 這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在深入地底100米、長(zhǎng)達(dá)27公里的環(huán)型隧道內(nèi)進(jìn)行?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)，粒子互相撞擊時(shí)所產(chǎn)生的溫度，比太陽(yáng)溫度還要高10萬(wàn)倍，就好比137億年前宇宙(yzhu)發(fā)生大爆炸時(shí)那一剎那的情況。 在瑞士和法國(guó)邊界地區(qū)的地底實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，科學(xué)家們正式展開(kāi)了被外界形容為“末日實(shí)驗(yàn)”的備受爭(zhēng)議的計(jì)劃。他們啟動(dòng)了全球最大型的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)，把次原子的粒子運(yùn)行速度加快至接近光速，并將互相撞擊，模擬宇宙初開(kāi)“大爆炸”后的情況?？茖W(xué)家希望借這次實(shí)驗(yàn)，有助解開(kāi)宇宙間部分謎團(tuán)。但有人擔(dān)心，今次實(shí)驗(yàn)或會(huì)制造小型黑洞吞噬地球，令末日論流言四起。共三十頁(yè)IBdh霍爾效應(yīng)(xioyng)I=neSv=nedhveU/h=evBU=IB/ned=kIB/dk是霍爾系數(shù)(xsh)共三十頁(yè)內(nèi)容摘要一.速度選擇器。平行板器件中，電場(chǎng)(din chng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。2、工作原理將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一。帶電粒子質(zhì)量m,電荷量q,由電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),設(shè)軌道半徑。帶電粒子質(zhì)量m,電荷量q,以速度v穿過(guò)速度選擇器(電場(chǎng)(din chng)強(qiáng)度E，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1),垂直進(jìn)入磁