第06节洛伦兹力与现代技术.ppt

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1、洛伦兹力与现代技术无锡市堰桥高级中学无锡市堰桥高级中学 张雁张雁一、引入一、引入B简化简化二、带电粒子在匀强磁场中的运动二、带电粒子在匀强磁场中的运动实验设计：实验设计：1、带电粒子、带电粒子2、匀强磁场、匀强磁场电流电流V=0,f=0,静止静止V0,加速电场加速电场磁体磁体实验探究实验探究：洛伦兹力演示仪：洛伦兹力演示仪改变电子的改变电子的出射速度出射速度+-U电子枪电子枪励磁线圈励磁线圈励磁线圈励磁线圈匀强磁场匀强磁场励磁线圈励磁线圈励磁线圈励磁线圈励磁线圈励磁线圈改变磁场的改变磁场的强弱及方向强弱及方向励磁线圈通如图所示励磁线圈通如图所示电流，玻璃泡处在什电流，玻璃泡处在什么方向的磁场中

2、？么方向的磁场中？理论探究：理论探究：分析电子做相应运动的原因分析电子做相应运动的原因实验现象：实验现象：1、未加磁场时，电子束的轨迹是、未加磁场时，电子束的轨迹是 。2、电子束平行于磁场射入，其轨迹是、电子束平行于磁场射入，其轨迹是 。3、电子束垂直地射入磁场，其轨迹是、电子束垂直地射入磁场，其轨迹是 。4、电子束斜射入磁场，其轨迹是、电子束斜射入磁场，其轨迹是 。直线直线直线直线圆圆螺旋线螺旋线BVV V V V V VV5、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，加速、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，加速电压电压U增大，轨道半径增大，轨道半径r ；励磁电流；励磁电流I增增大，轨道半径大，轨道半径

3、r 。增大增大减小减小理论推导：理论推导：已知某带电粒子的质量为已知某带电粒子的质量为m，电量为，电量为q，速度，速度为为v，垂直进入磁感应强度为，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场。不的匀强磁场。不计粒子的重力，求带电粒子做匀速圆周运动的计粒子的重力，求带电粒子做匀速圆周运动的半径半径r和周期和周期T是多少？是多少？vFqB2 m=运动周期：运动周期：运动周期：运动周期：vT=2 r轨道半径：轨道半径：轨道半径：轨道半径：qBmvr=T与粒子的与粒子的v和和r无关无关三、洛伦兹力的应用三、洛伦兹力的应用例：不计重力的带例：不计重力的带正电正电的粒子经过的粒子经过S S1 1和和S S2 2之间

4、之间的电场加速后，进入存在着相互垂直的匀强的电场加速后，进入存在着相互垂直的匀强磁场磁场B B1 1和匀强电场和匀强电场E E的区域的区域P P1 1P P2 2。只有在这一。只有在这一区域不改变运动方向的粒子能通过区域不改变运动方向的粒子能通过S S0 0上的狭缝，上的狭缝，进入匀强磁场进入匀强磁场B B2 2，打在底片，打在底片AAAA 上。上。（1 1）满足什么条件的粒子可以直线通过）满足什么条件的粒子可以直线通过P P1 1P P2 2区域？区域？（2 2）若粒子打在底片上的）若粒子打在底片上的M M点，点，M M点距狭缝的点距狭缝的距离为距离为L L，求粒子的荷质比？，求粒子的荷质比

5、？M速度选择器速度选择器思考：思考：q相同，相同，m有微小差别的粒子经过有微小差别的粒子经过这样的装置打在底片上的位置相同吗？这样的装置打在底片上的位置相同吗？质谱仪质谱仪加速电场加速电场加速电场加速电场速度选择器速度选择器速度选择器速度选择器偏转磁场偏转磁场偏转磁场偏转磁场：测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。：测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。发明者：阿斯顿发明者：阿斯顿他用质谱仪首先得到了氖他用质谱仪首先得到了氖-20和氖和氖-22的质谱线，证实了同的质谱线，证实了同位素的存在，一生共鉴别出至位素的存在，一生共鉴别出至少少212种天然同位素。阿斯顿种天然同位素。阿斯顿因发明质谱

6、仪和发现非放射性因发明质谱仪和发现非放射性元素的同位素等贡献而获得元素的同位素等贡献而获得1922年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。阿斯顿（阿斯顿（1877-1945年）年）英国化学家、物理学家英国化学家、物理学家思考：在极光现象中，太阳风中的带电粒子冲思考：在极光现象中，太阳风中的带电粒子冲向地磁场后将会怎样运动？向地磁场后将会怎样运动？f f洛洛=0 =0 匀速直线运动匀速直线运动f f洛洛=qvBqvB匀速圆周运动匀速圆周运动沿磁感线螺旋运动沿磁感线螺旋运动（0 09090）V/BVBv与与B成成角角在在只只有有洛洛仑仑兹兹力力的的作作用用下下小结：带电粒子在匀强磁场中的运动小结：带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪质谱仪