《洛伦兹力的应用》课件.ppt

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1、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动 一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？“平行平行”进入：进入：做匀速直线运动做匀速直线运动“垂直垂直”进入：做匀速圆周运动进入：做匀速圆周运动 若带电粒子质量为若带电粒子质量为 m，电荷量为，电荷量为 q，粒子以垂，粒子以垂直于磁场的初速度直于磁场的初速度 v 进入匀强磁场，已知磁场的磁进入匀强磁场，已知磁场的磁感应强度为感应强度为 B。半径和周期是多少？半径和周期是多少？半径：半径：RmvqB周期：周期：T2m qB半

2、径与速度大小成正比，周期与速度大小无关！半径与速度大小成正比，周期与速度大小无关！复习复习洛伦兹力的应用 例例1：一个质量为一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子，从容器的粒子，从容器下方的小孔下方的小孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场，其初速度几的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。上。（1）求粒子进入磁场时的速率。）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。）求粒子在磁场中运动的轨道半径。可见半径不同可见

3、半径不同意味着比荷不同，意味着比荷不同，意味着它们是不同意味着它们是不同的粒子的粒子.照相底片照相底片质谱仪的示意图质谱仪的示意图一、质谱仪一、质谱仪利用电场加速利用电场加速利用磁场偏转利用磁场偏转1.1.构造构造带电粒子注入器带电粒子注入器加速电场（加速电场（U U）速度选择器（速度选择器（E E、B B1 1)偏转磁场（偏转磁场（B B2 2)照相底片照相底片2.原理 质谱仪是一种质谱仪是一种分析同位素分析同位素、测定测定带电粒子比荷带电粒子比荷及及测测定带电粒子质量定带电粒子质量的的重要工具。重要工具。3.作用：二、速度选择器在电、磁场中，若不计重力，则：在如图所示的平行板器件中，电场强

4、度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。试求出粒子的速度为多少时粒子能沿虚线通过。思考（1）其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？（2）电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？速度选择器：1.1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2.2.带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则偏转。3.注意电场和磁场的方向搭配。v 将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，轨迹是一条复杂曲线。思考（1）若速度小于

5、这一速度？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；（2）若大于这一速度？练习1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，都能沿直线通过练习2：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 v2v1 B.v1E/B,v2v1 C.v1E/B v2v1 D.v1E/B.v2v1 BCqBvqBvEqEqqBvqBvEqEq