带电粒子在复合场中运动实际应用.ppt
关于带电粒子在复合场关于带电粒子在复合场中运动的实际应用中运动的实际应用第一张，PPT共十八页，创作于2022年6月n应用一：速度选择器1、由一个正交的匀强电场和匀强磁场构成2、带电粒子必须以一个唯一确定的速度（大小和方向）才能通过速度选择器，否则将发生偏转。演示演示演示演示 v第二张，PPT共十八页，创作于2022年6月练习1：某带正电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则第二次射出时的速度为_。若要使粒子从a 点射出，电场E=_。acbov0Bv0qEqvB第三张，PPT共十八页，创作于2022年6月练习2：在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带正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B CBE+qEqvB分析：动能减少，说明qvBqE 动能增加，说明qvBqE第四张，PPT共十八页，创作于2022年6月abLvBRn 应用二：磁流体发电机n 流体：等离子束演示演示演示演示第五张，PPT共十八页，创作于2022年6月磁流体发电机两极板间的距离为磁流体发电机两极板间的距离为d,等离子束等离子束 以速度以速度V射入，正负离子在洛伦兹力的作用射入，正负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而打到两极板上，从而使两极板下发生偏转而打到两极板上，从而使两极板带正负电荷出现匀强电场，当电场力与洛伦带正负电荷出现匀强电场，当电场力与洛伦兹力达到平衡时，两极板间电压达到最大值兹力达到平衡时，两极板间电压达到最大值qUdqvBU=BdvU=Bdv第六张，PPT共十八页，创作于2022年6月例题：例题：例题：例题：磁流体发电机的原理图如图所示磁流体发电机的原理图如图所示磁流体发电机的原理图如图所示磁流体发电机的原理图如图所示,设想在相距为设想在相距为设想在相距为设想在相距为d d的两平行金属板间加的两平行金属板间加的两平行金属板间加的两平行金属板间加一磁感应强度为一磁感应强度为一磁感应强度为一磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场,两板通过开关和灯泡相连两板通过开关和灯泡相连两板通过开关和灯泡相连两板通过开关和灯泡相连.等离子体等离子体等离子体等离子体,由于正由于正由于正由于正 负离子一样多负离子一样多负离子一样多负离子一样多,且带电荷量均为且带电荷量均为且带电荷量均为且带电荷量均为q,q,将其以速度将其以速度将其以速度将其以速度v v喷入甲喷入甲喷入甲喷入甲 乙两板之间乙两板之间乙两板之间乙两板之间,这时这时这时这时甲甲甲甲 乙两板就会聚集电荷乙两板就会聚集电荷乙两板就会聚集电荷乙两板就会聚集电荷,产生电压产生电压产生电压产生电压,它可以直接把内能转化为电能它可以直接把内能转化为电能它可以直接把内能转化为电能它可以直接把内能转化为电能,试问试问试问试问:(1)(1)图中哪个极板是发电机的正极图中哪个极板是发电机的正极图中哪个极板是发电机的正极图中哪个极板是发电机的正极?(2)(2)发电机的电动势多大发电机的电动势多大发电机的电动势多大发电机的电动势多大?(3)3)设灯泡的电阻为设灯泡的电阻为设灯泡的电阻为设灯泡的电阻为R,R,极板间电离气极板间电离气极板间电离气极板间电离气 体的等效电阻为体的等效电阻为体的等效电阻为体的等效电阻为r r，则发电机的输，则发电机的输，则发电机的输，则发电机的输 出功率多大出功率多大出功率多大出功率多大?第七张，PPT共十八页，创作于2022年6月解析解析解析解析:(1)(1)等离子体从左侧射入磁场等离子体从左侧射入磁场等离子体从左侧射入磁场等离子体从左侧射入磁场,正离子受向上的洛伦兹力而偏正离子受向上的洛伦兹力而偏正离子受向上的洛伦兹力而偏正离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板向甲板向甲板向甲板,使甲板上积累正电荷使甲板上积累正电荷使甲板上积累正电荷使甲板上积累正电荷,相应的乙板上积累负电荷相应的乙板上积累负电荷相应的乙板上积累负电荷相应的乙板上积累负电荷,成为电源成为电源成为电源成为电源的正的正的正的正 负两极负两极负两极负两极.甲板是发电机的正极甲板是发电机的正极甲板是发电机的正极甲板是发电机的正极.(2)(2)当开关断开时当开关断开时当开关断开时当开关断开时,甲甲甲甲 乙两板间的电压即为电源的电动势乙两板间的电压即为电源的电动势乙两板间的电压即为电源的电动势乙两板间的电压即为电源的电动势.稳定时稳定时稳定时稳定时,甲甲甲甲 乙两板上积累的电荷不再增加乙两板上积累的电荷不再增加乙两板上积累的电荷不再增加乙两板上积累的电荷不再增加,此时的等离子体所受的洛伦兹力此时的等离子体所受的洛伦兹力此时的等离子体所受的洛伦兹力此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡与电场力恰好平衡与电场力恰好平衡与电场力恰好平衡,则有则有则有则有 即得电源的电动势为即得电源的电动势为即得电源的电动势为即得电源的电动势为E=Bdv.E=Bdv.(3)(3)由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：I=E/I=E/（R+r)=Bdv/(R+r)R+r)=Bdv/(R+r)所以发电机的输出功率所以发电机的输出功率所以发电机的输出功率所以发电机的输出功率P P出出出出=第八张，PPT共十八页，创作于2022年6月n n应用三：质谱仪应用三：质谱仪应用三：质谱仪应用三：质谱仪 n n具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素，质谱仪是分离各具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素，质谱仪是分离各具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素，质谱仪是分离各具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素，质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择种元素的同位素并测量它们质量的仪器，它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示。器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示。器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示。器、偏转磁场、显示屏等组成，它的结构原理如图所示。演示演示演示演示第九张，PPT共十八页，创作于2022年6月练习：如图为质谱仪的原理图，加速器的电 压为U1，选择器的磁感应强度为B1，板间距离为d，分离器的磁感应强度 为B2，有一质量为m，带电量为e的 正电子，经加速后该粒子恰好能通过 速度选择器，进入分离器后做匀速圆 周运动。求：（1）粒子的速度为多少？（2）速度选择器的电压 U2为多少？（3）粒子在B2中做圆周 运动的半径为多少？第十张，PPT共十八页，创作于2022年6月（1）加速电场(2)速度选择器（3）匀速圆周解析：根据题意可知第十一张，PPT共十八页，创作于2022年6月n应用四：回旋加速器n n由两个由两个D D形盒构成，两形盒构成，两D D形盒的缝隙处接交形盒的缝隙处接交 流电源，两流电源，两D D形盒空间加垂直的匀强磁场。形盒空间加垂直的匀强磁场。演示演示演示演示第十二张，PPT共十八页，创作于2022年6月n有关回旋加速器的几个特征量：n1.周期和频率：可根据粒子的质量和电量调整磁感应强度和交流电压的频率使 或T圆周=T交变n2.最大速度：当B、m、q一定时，粒子能获得的最大速度决定于盒半径。因为R最大=R盒所以 n可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B与 D形盒半径R决定，与加速电压无关.f 圆周=f 交变第十三张，PPT共十八页，创作于2022年6月 练习1：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C、只有电场能对带电粒子起加速作用 D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速 圆周运动CD第十四张，PPT共十八页，创作于2022年6月练习2：一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子（）加速到使它获得最大动能为EK，若用这一加速器加速粒子。求：(1)加速 粒子的交流电频率与加速质子的交流电频率之比为多少？(2)能把粒子（）加速到的最大速度为 质子的多少倍？(3)能使粒子获得的最大动能为多少？第十五张，PPT共十八页，创作于2022年6月f 圆周=f 交变分析:（1）（2）（3）第十六张，PPT共十八页，创作于2022年6月感谢您的光临和指导感谢您的光临和指导第十七张，PPT共十八页，创作于2022年6月感谢大家观看第十八张，PPT共十八页，创作于2022年6月
