3.5 洛兹力应用.ppt

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3.5 洛兹力应用

3.5 洛伦兹力的应用 可见:对于一定的带电粒子。可以通过调节B和V0的大小来控制粒子的偏转角度。 偏转角 磁偏转的特点:只改变速度的方向,不改变速度的大小。 一、利用磁场控制带电粒子运动 实物应用:我们使用的各种显示器 它们的主要元件就是带有磁偏转装置的 显像管。 世界上第一只显像管 磁偏转与显像管 电子枪——产生高能电子束。 通电线圈——提供磁场,使电子束发生偏转。 荧光屏——使电子束发光。 显示器的基本元件及作用: 二、速度选择器 (1)如果将该粒子从右端射入,能沿直线射出吗? 2.思考: (2)如果将负粒子从左端射入,能沿直线射出吗? (3)不同电量,不同质量的带电粒子,以v0 入射,能射出吗? 1.原理: ++++++ ------ B 挡板 + ①粒子只能沿一个确定的方向通过 能,速度选择器不选电性 能,速度选择器不选质量和电量 ②只选速度,不选粒子 (4)如何确定磁场和电场的方向关系? ③假设一个正粒子穿过两板之间,根据受力平衡来判断 洛伦兹力大于电场力,带电粒子向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小,洛伦兹力也将减小,轨迹是曲线。 (5)若V小于V0带电向哪个方向偏转? 动能如何变化? 电场力将大于洛伦兹力,带电粒子向电场力方向偏转,电场力做正功,动能将增大,洛伦兹力也将增大,轨迹是曲线。 ++++++ ------ B 挡板 + (6)若V大于V0带电向哪个方向偏转?动能如何变化? 1、在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中,射出时粒子的动能减少了,为了使粒子射出时动能增加,在不计重力的情况下,可采取的办法是( ) A.增大粒子射入时的速度 B.减小磁场的磁感应强度 C.增大电场的电场强度 D.改变粒子的带电性质  BC 2.如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B,那么 ( ) A.带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区,才能沿直线通过 B. 带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区,才能沿直线通过 C.不论粒子电性如何,沿ab方向从左侧进入场区,都能沿直线通过 D. 不论粒子电性如何,沿ba方向从右侧进入场区,都能沿直线通过 AC 3.正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E,一带电的粒子,以速度v1垂直射入,而以速度v2射出,则( ) A.v1=E/B , v2<v1 B.v1>E/B, v2<v1 C.v1<E/B ,v2>v1 D.v1>E/B ,v2>v1 BC qBv Eq qBv Eq 1.作用:测定带电粒子荷 质比的仪器。 2.结构: 3.工作原理: (1)加速:动能定理 (2)速度选择: (3)偏转: (4)测比荷: 三、质谱仪 测质量: 经过速度选择器的粒子有相同的速度 不同比荷的粒子,在B2中的半径不同 根据打在底片的不同位置半径,可以检测出同位素 · · · · · · · · · · · · · · · U q S S1 x P B 1、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图,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 2、改进的质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为+e的正电子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求: (1)粒子的速度v为多少? (2)速度选择器的电压U2为多少? (3)粒子在B2磁场中做匀速圆周  运动的半径R为多大? 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 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 由动能定理得:带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为: … 四、加速器 缺点:直线加速器占有的空间范围大,在有限的空 间范围内制造直线加速器受到一定的限制. 1966年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长3050米. 直线加速器占地太大,能不能让它小一点 劳伦斯(1901-1958):美国物理学家 回旋加速器 加速条件:交流电源的周期与带电粒子在匀强

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