(精品)第06节洛伦兹力与现代技术.ppt

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1、知识回顾：知识回顾：1、圆周运动的半径、圆周运动的半径2、圆周运动的周期、圆周运动的周期带电粒子受到的洛伦兹力提供向心力带电粒子受到的洛伦兹力提供向心力一、带电粒子在有界磁场中的运动一、带电粒子在有界磁场中的运动步骤：步骤：画轨迹，找圆心：画轨迹，找圆心：a a、两速度垂线的交点即圆心、两速度垂线的交点即圆心b b、弦长的中垂线与速度的垂线的交点即圆心、弦长的中垂线与速度的垂线的交点即圆心由运动轨迹对应的几何关系求出半径。由运动轨迹对应的几何关系求出半径。找到运动轨迹对应的圆心角，求出对应的运动时间。找到运动轨迹对应的圆心角，求出对应的运动时间。对应练习：对应练习：1 1、如如图图所所示示，在

2、在半半径径为为R R 的的圆圆的的范范围围内内，有有匀匀强强磁磁场场，方方向向垂垂直直圆圆所所在在平平面面向向里里一一带带负负电电的的质质量量为为m m电电量量为为q q粒粒子子，从从A A点点沿沿半半径径AOAO的的方方向向射射入入，并并从从C C点点射射出出磁磁场场AOCAOC120120o o则则此此粒粒子子在磁场中运行的时间在磁场中运行的时间t t_(不计重力不计重力)ABRvvO120120CdBev2 2、如图所示，一束电子（电量为、如图所示，一束电子（电量为e)e)以速度以速度V V垂垂直射入磁感应强度为直射入磁感应强度为B B、宽度为、宽度为d d的匀强磁场，的匀强磁场，穿透磁

3、场时的速度与电子原来的入射方向的穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为夹角为30300 0。求。求:(1)(1)电子的质量电子的质量m=?m=?(2)(2)电子在磁场中的运动时间电子在磁场中的运动时间t=?t=?1.质谱仪质谱仪二、带电粒子在叠加场、交互场中的运动二、带电粒子在叠加场、交互场中的运动汤姆生的学生汤姆生的学生阿斯顿阿斯顿发明了质谱仪。发明了质谱仪。原理：原理：带电粒子进入速度选择器可知：带电粒子进入速度选择器可知：在磁场中：在磁场中：带电粒子的荷质比带电粒子的荷质比2.回旋加速器回旋加速器1.加速电场的周期与带电粒子在加速电场的周期与带电粒子在D型盒中圆周运动周期相等。型盒

4、中圆周运动周期相等。2.设设D型盒最大半径型盒最大半径R，则回旋加速器所能达到的最大动能为：，则回旋加速器所能达到的最大动能为：三、带电粒子在叠加场、交互场中的运动三、带电粒子在叠加场、交互场中的运动回旋加速器的特点：回旋加速器的特点：19291929年，年，劳伦斯劳伦斯发明了后来被称为回旋发明了后来被称为回旋加速器的加速器的“原子击破器原子击破器”，19321932年建成世年建成世界第一台回旋加速器。这是一种有奇特效界第一台回旋加速器。这是一种有奇特效能的能够加速带电粒子的装置。以后逐渐能的能够加速带电粒子的装置。以后逐渐加大尺寸，在许多地方建成了一系列回旋加大尺寸，在许多地方建成了一系列回

5、旋加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的基地。基地。回旋加速器回旋加速器 劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位劳伦斯还大力宣传推广用加速器中产生的放射性同位素或中子来治疗癌症等疑难病。由于在回旋加速器及其应素或中子来治疗癌症等疑难病。由于在回旋加速器及其应用技术方面的成就，劳伦斯获得用技术方面的成就，劳伦斯获得19391939年度诺贝尔物理奖。年度诺贝尔物理奖。在二战美国研制原子弹期间，劳伦斯从事过用电磁法分在二战美国研制原子弹期间，劳伦斯从事过用电磁法分离铀离铀235235，以

6、及用加速器生产钚，以及用加速器生产钚239239的实验研究，为探的实验研究，为探寻获取美国首批原子弹的装料途径做出了独特的贡献。到寻获取美国首批原子弹的装料途径做出了独特的贡献。到19481948年，由劳伦斯建议制造的大型回旋加速器已能提供年，由劳伦斯建议制造的大型回旋加速器已能提供粒子束、氘粒子束和质子束。同年初，物理学家加德西和粒子束、氘粒子束和质子束。同年初，物理学家加德西和拉蒂斯用回旋加速器的拉蒂斯用回旋加速器的380MeV 380MeV 粒子找到了介子，不久粒子找到了介子，不久美国即开始建造第一座美国即开始建造第一座介子工厂。从此，开创了一个高介子工厂。从此，开创了一个高能物理的新时代。由于劳伦斯的倡议和推动，美国加利福能物理的新时代。由于劳伦斯的倡议和推动，美国加利福尼亚大学建造了一台尼亚大学建造了一台6GeV6GeV高能质子同步稳相加速器。物理高能质子同步稳相加速器。物理学家们在这台巨型加速器上进行高能物理研究，完成了一学家们在这台巨型加速器上进行高能物理研究，完成了一系列重大发现。系列重大发现。