第六节洛伦兹力与现代技术.ppt

一、带电粒子在磁场中的运动 1、观察——思考（不计重力） 1）未加磁场时，电子的运动轨迹是怎样的？ 2）电子垂直进入匀强磁场中，运动轨迹是怎样的？ 3）若电子以平行磁场的方向进入磁场，运动轨迹是怎样的？ 2、结论 1）V//B f=0 匀速直线运动 2）V⊥B f=qBv 匀速圆周运动 二、粒子在匀强磁场中运动的规律 1、思考: 1)电子作圆周运动的向心力由什么力提供？ 2）设粒子的质量为m，电量为q，匀强磁场磁感应强度为B,则粒子运动的轨道半径r、周期T如何表示？（完成p90的推导） 2、规律： 1）洛伦兹力提供向心力： 2） 1）V//B f=0 匀速直线运动 2）V⊥B f=qBv 匀速圆周运动 练习1、如图为一有界的正方形匀强磁场区域，从a点以不同的速度水平射入两完全相同的带电粒子，一个从b点射出，一个从c点射出，则从b、c两点射出的粒子的速度之比 ； 在磁场中的运动时间之比 。 三、回旋加速器 1、工作原理： 电场给带电粒子加速 qu=mv2/2 磁场改变运动方向 qvB=mv2/r 2、为保证每次通过D形盒间隙时，恰能受电场力作用且加速，电源的频率应符合什么条件？ 电源的频率等于粒子圆周运动的频率 1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=?Ek． * 带电粒子在匀强磁场中的运动： 洛伦兹力提供向心力 d d a b c 一、质谱仪 1、质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具 2、基本原理 　　将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类。 3、推导 qU= mv2 /2 qvB=mv2/r r=x/2 联立得q/m= 8U/B2x2 ＋ － B1 完善措施： 增加一个速度选择器，（问题：放置在哪里？）目的是什么？ · · · · · · · · · · · · · · · U q S S1 x P B 练习2：质谱仪的离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断( ) A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 B、若离子束是同位素，则x越大， 离子质量越小 C、只要x相同，则离子质量一定 相同 D、只要x相同，则离子的荷质比 一定相同 AD =1/f 粒子的周期有什么特点？ 经N次加速后粒子的速度如何表示？ 回旋加速器小结 V0 V1 V2 V3 V4 V5 1、带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次 2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动 3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为 所有各次半径之比为： 4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。 5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一 大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等 2．直线加速器，多级加速 　　　如图所示是多级加速装置的原理图： （一）、直线加速器