高中物理《洛伦兹力与现代科技》ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。质谱仪学习目标：1、知道速度选择器及其工作原理。2、理解质谱仪的工作原理。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、速度选择器一、速度选择器在电、磁场中，若不计重力，则：在电、磁场中，若不计重力，则：在如图所示的平行板器件中，在如图所示的平行板器件中，电场强度电场强度E E和磁感应强度和磁感应强度B B相互垂直，相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入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

2、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。出来，所以叫速度选择器。试求出粒子的速度为多少时粒试求出粒子的速度为多少时粒子能沿虚线通过。子能沿虚线通过。思考思考 ：其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？：其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。归纳：归纳：1.1.1.1.速度选择器只选择速度，与电荷速度选择器

3、只选择速度，与电荷的正负无关；的正负无关；2.2.2.2.带电粒子必须以唯一确定的速度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（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否者说沿直线）通过速度选择器。否则偏转。则偏转。3.3.注意电场和磁场的方向搭配。注意电场和磁场的方向搭配。思考：思考：v 将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，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。洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。1 1、若速度小于这一速度？、若速度小于这一速度？电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，

4、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；电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大；2 2、若大于这一速度？、若大于这一速度？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。练练习习:1:1、在在两两平平行行金金属属板板间间有有正正交交的的匀匀强强电电场场和和匀匀强强磁磁场场，一一个个带带电电粒粒子子垂垂直直于于电电场场和和磁磁场场方方向向射射入入场场中中，射射出出时时粒粒子子的的动动能能减减少少了了，为为了了使使粒粒子子射射出出时时动动能能增增加加，在在不不计计重重力的情况下，

5、可采取的办法是：力的情况下，可采取的办法是：A.A.增大粒子射入时的速度增大粒子射入时的速度B.B.减小磁场的磁感应强度减小磁场的磁感应强度C.C.增大电场的电场强度增大电场的电场强度D.D.改变粒子的带电性质改变粒子的带电性质BC严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 2、如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所、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具有的速率v=E/Bv=E/B，那么，那么:():()A A带正电粒子必须沿带正电粒子必须沿abab方向从左侧进入场区，才能沿方向从左侧进入场区，才

6、能沿直线通过直线通过B.B.带负电粒子必须沿带负电粒子必须沿baba方向从右侧进入场区，才能沿方向从右侧进入场区，才能沿直线通过直线通过C C不论粒子电性如何，沿不论粒子电性如何，沿abab方向从左侧进入场区，都方向从左侧进入场区，都能沿直线通过能沿直线通过D.D.不论粒子电性如何，沿不论粒子电性如何，沿baba方向从右侧进入场区，都方向从右侧进入场区，都能沿直线通过能沿直线通过严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例:一个带电粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强

7、度为的匀强磁场中，最后打到照相底片上，粒子在磁场中运动的轨道半径为粒子在磁场中运动的轨道半径为R求：（）求粒子进入磁场时的速率。（）求粒子荷质比（比荷）二、质谱仪二、质谱仪严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。：质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氖用质谱仪发现了氖2020和氖和氖2222，证实了同位素的存在。，证实了同位素的存在。现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的粒子的质量质量和和分析同位素分析

8、同位素的重要工具。的重要工具。加速：加速：又又 可见，此仪器可以用来测定带电粒子的荷质比可见，此仪器可以用来测定带电粒子的荷质比,也也可以在已知电量的情况下测定粒子质量，这样的仪器叫可以在已知电量的情况下测定粒子质量，这样的仪器叫质谱仪。质谱仪。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。UqSS1xPB 例：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重例：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重例：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重例：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

9、要工具，它的构造原理如图，离子源要工具，它的构造原理如图，离子源要工具，它的构造原理如图，离子源S S产生的各种不同正产生的各种不同正产生的各种不同正产生的各种不同正离子束离子束离子束离子束(速度可看作为零速度可看作为零速度可看作为零速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有，经加速电场加速后垂直进入有，经加速电场加速后垂直进入有，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界匀强磁场，到达记录它的照相底片界匀强磁场，到达记录它的照相底片界匀强磁场，到达记录它的照相底片P P上，设离子在上，设离子在上，设离子在上，设离子在P P上上上上的位置到入口处的位置到入口处的位置到入口处

10、的位置到入口处S S1 1的距离为的距离为的距离为的距离为x x，可以判断，可以判断，可以判断，可以判断()()A A、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x x越大，离子质量越大越大，离子质量越大越大，离子质量越大越大，离子质量越大B B、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x x越大，离子质量越小越大，离子质量越小越大，离子质量越小越大，离子质量越小C C、只要、只要、只要、只要x x相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同D D、只要

11、、只要、只要、只要x x相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同AD严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。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)

12、粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。以以下下的的两两种种装装置置都都可可以以用用来来测测定定带带电电粒粒子子的的荷荷质质比比.也可以在已知电量的情况下测定粒子质量。也可以在已知电量的情况下测定粒子质量。带电粒子质量带电粒子质量m,m,电荷量电荷量q,q,由电压由电压U U加速后垂直进入磁感加速后垂直进入磁感应强度为应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场,设轨道半径为设轨道半径为r,r,则有荷质比：则有荷质比：NUOMB可得可得严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。带带电电粒粒子子质质量量m,电电荷荷量量q,以以速速度度v穿穿过过速速度度选选择择器器(电电场场强强度度E，磁磁感感应应强强度度B1),垂垂直直进进入入磁磁感感应应强强度度为为B2的的匀匀强强磁磁场场.设设轨轨道道半半径径为为r,则则有有荷质比荷质比：MB2EB1NqE=qvB1可得：可得：