新教材 高中物理第一章磁吃电流的作用4 洛伦兹力的应用课件教科版选择性必修第二册.pptx

4.洛伦兹力的应用;必备知识·自主学习;

课标要求

1．了解洛伦兹力在现代科技中的应用，知道如何利用磁场控制带电粒子的运动．

2．了解速度选择器、质谱仪和回旋加速器的工作原理．;

思维导图;必备知识·自主学习;

一、利用磁场控制带电粒子运动

1．特点：只改变带电粒子的________，不改变带电粒子的________．

2．应用：早期电视机使用的显像管，利用随电视信号变化的________控制电子束的运动路径．;二、质谱仪

1．原理：如图所示．;?;?;

三、回旋加速器

1．工作原理

如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U.A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速．D1、D2处于与盒面垂直的匀强磁场B中，粒子在磁场中做匀速圆周运动．经半个圆周(半个周期)后，当粒子再次到达两盒间的缝隙时，这时控制两盒间电势差，使其恰好改变正负，于是粒子在盒缝间再次被加速．如果粒子每次通过盒间缝隙均能被加速，粒子速度就能够增加到很大．;

2．周期

粒子每经过一次加速，其轨道半径就增大一些，但粒子绕圆周运动的周期________．

3．加速条件：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和________的周期相同．

4．最大速度

vm＝________．(其中R为D形盒的半径);?;关键能力·合作探究;探究点一质谱仪

导学探究

(1)一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，它们速度有什么特点？

(2)如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，它们的比荷是否相同？;

归纳总结

1.电场和磁场都能对带电粒子施加影响，电场既能使带电粒子加速，又能使带电粒子偏转；磁场虽不能使带电粒子速率变化，但能使带电粒子发生偏转．

2．质谱仪的工作原理是将粒子源产生的带电粒子，经同一电场加速后再经速度选择器进入同一磁场偏转，从而求出粒子的比荷．;?;?;素养训练1(多选)质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D处有一荧光屏．同位素离子源产生a、b两种??荷量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点．离子重力不计．则()

A．a离子质量比b的大

B．a离子质量比b的小

C．a离子在磁场中的运动时间比b的短

D．a、b离子在磁场中的运动时间相等;?;?;?;

探究点二回旋加速器

导学探究

(1)带电粒子在D形盒内做圆周运动的周期随半径的增大是否发生变化？

(2)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，所加交变电压的周期与粒子做圆周运动的周期有何关系？;?;?;?;典例示范

例2回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：

(1)粒子在盒内做何种运动；

(2)所加交流电源频率及粒子运动的角速度大小；

(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能．;?;?;素养训练3(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是()

A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关

C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值

D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子;?;素养训练4(多选)用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用的方法为()

A．将其磁感应强度增大为原来的2倍

B．将其磁感应强度增大为原来的4倍

C．将D形盒的半径增大为原来的2倍

D．将D形盒的半径增大为原来的4倍;随堂演练·自主检测;1.如图所示为质谱仪的示意图，速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若m甲＝m乙m丙＝m丁，v甲v乙＝v丙v丁，在不计重力的情况下，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是(