洛仑兹力与现代技术.ppt

继续讨论： ①粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？ ②质量不同电荷量相同的带电粒子，若以大小相等的速度垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？ ③带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小与哪些因素有关？关系如何？ ④同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？ 例1： 当氢的三种同位素氢（ ）、氘（ ） 、氚（ ）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场，如图，则它们运动的轨道半径之比是多少？ 专题：带电粒子在磁场中的运动 基本知识：1、洛仑兹力永远不做功，不改变速度大小，只改变速度的方向,洛仑兹力提供作为圆周运动的向心力； 2、平面几何中圆的知识。 综合题例： 洛仑兹力提供向心力 2、圆的基本知识—圆心、半径和圆心角 【例4】 一个质量为m电荷量为+ q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。 【例5】 一个质量为m电荷量为+ q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v射入第四象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第四象限，射出点Q的坐标为（0，-b） 。ab.求匀强磁场的磁感应强度B。 【例6】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。 例１：2005广东高考16．（16分）如图12所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m、带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30o角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。 20、（18分）匀强磁场分布在虚线的右侧区域，磁感应强度B＝0.4T，方向垂直纸面向外，虚线与水平线夹角为45°。在虚线左侧，固定的薄板和等大的挡板均水平放置，相距L＝0.2 m。在薄板上P处开一小孔，P与虚线上点D的水平距离为L。从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到P处小孔。初速度v0应满足什么条件。（忽略微粒所受重力影响，已知微粒的荷质比 。只考虑纸面上带电微粒的运动） 作业1： 在真空中半径为r=3cm的圆形区域内有一匀强磁场，B=0.2T ,方向如图示，在直径ab一端的a点有一个离子源沿纸面向各个方向发射速率都为v=1.2×106m/s的正离子。 已知该离子的荷质比q/m=108 C/kg，不计离子重力，求离子在磁场中运动的最长时间。 * * * 人造太阳---托卡马克装置 [问题1] 在仅受电场力的情况下，带电粒子垂直电场方向进入匀强电场时会做什么运动呢？ V V + — [问题2] 在仅受磁场力的情况下，带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？ 环形线圈 电子射线管 洛伦兹力演示仪 V V f f 线圈未通电时，B=0 线圈通电时，B≠0 方向垂直线圈平面向里 观察与思考： 1、带电粒子做圆周运动的轨迹平面与磁场方向有何关系？ 2、你认为粒子的运动是匀速圆周运动吗？判断的依据是什么？ 结论： 仅受磁场力的作用下，垂直进入匀强磁场的带电粒子做_____________运动. 讨论与交流： 1、什么条件下，带电粒子在匀强磁场中的径迹是直线、圆？ 2、导出质量为m，电荷量为q，速率为V的带电粒子在匀强磁场B中做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T的公式。 V V 轨迹形状 受力方向 受力大小 速度方向 速度大小 轨迹平面 与磁场B垂直 不变 时刻改变 不变 时刻改变 圆 小结： 在不考虑其他力的情况下，带电粒子垂直进入匀强磁场时做匀速圆周运动 作业： 课本P92 练习1、2 质谱仪 —阿斯顿 S0 A A, B2 P2 P1 B1 _ + １、简述质谱仪的结构？ ２、试分析质谱仪的工作原理： ①如何测定带电粒子的荷质比q/m ②如何区分和测量同位素 加速电场 速度选择器 照相底片 偏转磁场 S 1 2 1 S 例２:一质量为m，电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场。 然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上（如图所示）。 求 ：（1）粒子进入 磁场时的速率；