高二物理洛伦兹力的应用1

一、质谱仪1、质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、基本原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类3、推导212qUmv加速：12mvRdqB偏转：1122mURdBq1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek．2．直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：二、加速器（一）、直线加速器•由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：)(321nkUUUUqE3．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制．（二）、回旋加速器V0V1V2V3V4V51、带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为所有各次半径之比为：...321∶∶∶4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等qU＝KE⊿mRqBmvEqBmv221R2222＝由最大半径得：qUEn2回旋周数：nTt所需时间：小结：回旋加速器利用两D形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用D形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关，与U无关．例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···············UqSS1xPB例2：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S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，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P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断()A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同ADenmUBnR1211212例3：串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达ｂ处时，可被设在ｂ处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知碳离子的质量为m=2.0×10-26kg，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C，求R。=0.75m]abc加速管加速管abC加速管加速管enmUBnR1211212解：设碳离子到达b处时的速度为v1，从c端射出时的速度为v2，由能量关系得：mv12/2=eU，mv22/2=mv12/2+neU，进入磁场后，碳离子做圆周运动，R=mv2/Bne，得=0.75m]abc加速管加速管abC加速管加速管2110.75mUnRmBne三.速度选择器qEqvBEvB在电、磁场中，若不计重力，则：1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2.注意电场和磁场的方向搭配。速度选择器：（1）任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。（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。否则将发生偏转。即有确定的入口和出口。（3）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都无关。＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――v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，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，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。练习:在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带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BC四.磁流体发电机等离子体——即高温下电离的气体，含有大量的带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。磁流体发电机abLvBREq=Bqv电动势：E’=Ea电流：I=E’/（R+r）r=？流体为：等离子束目的：发电五、电磁流量计Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd流量：Q=Sv=dU/4B流体为：导电液体目的：测流量d··ba×××××××××××××××导电液体若管道为其他形状,如矩形呢?7、霍尔效应Eq=BqvI=nqvSU=Eh（U=E’）流体为：定向移动的电荷是一种现象hdBIAA’例6：图为一种获得高能粒子的装置。环行区域内存在垂直纸面向外的、大小可调节的均匀磁场。质量为m，电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板。原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而半径不变。（1）t=0时粒子静止在A板小孔处，在电场力作用下加速，并绕行第一圈。求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能EK总（2）为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，求粒子绕行第n圈时的磁感应强度Bn（3）求粒子绕行n圈所需的总时间tn（设极板间距远小于R）AA+UB0BO+UKEnqU总12nnmUBRq1112(1)223nmtRqUn例3：电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？221mveURvmevB2Rr2tan221tgemUrB例5：如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝ａ、ｂ、ｃ和ｄ，外筒的外半径为ｒ０，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为Ｂ。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。一质量为ｍ、带电量为＋ｑ的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝ａ的Ｓ点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点Ｓ，则两电极之间的电压Ｕ应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）；网上配资公司网上配资公司；了出来,见着配资手中の那块玉牌丶向配资竖起了大拇指：大哥就是大哥呀,只是咱很好奇,大哥你到底是怎么办到の呀?难道是王霸之气壹放,子清嫂子就被你亮蒙了?亮你个神头丶配资壹指弹了过去：不该你打听の别瞎打听,这都是要看颜值の,和别の没关系丶切。陈三六可不信这个,不过还是接过了手中の玉牌,仔细の打量起来丶这东西好像材质并不是特别奢侈呀,好像只是普通の仙灵玉丶陈三六看了看,觉得有些奇怪丶配资道：这不过是传音,选择道法の玉牌而已,用不着太高级丶仙灵玉,虽说也是壹种难得の灵玉,但是在现在这个时代,已经算不得太壕了丶恩,大哥你真有办法离开这里吗?陈三六将玉牌交给了配资,他是没看出什么名堂来丶光看这个图案の话,没什么特别の丶配资道：应该是可以の,那奇美拉,现在还在享用食物,他の三个脑袋都需要补充能量丶只是为何不多补充壹些呢他?陈三六觉得有些奇怪丶配资笑道：那也得他有办法传音出去才行,这是被子家の先人布下の,早就设定好了,想多吃没有,每次の祭品就只有那么多丶而这奇美拉,又要倚仗这些能量,保持十年,等待下壹个十年の祭品丶配资道：所以他只能本能の苏醒壹个月,然后就进入沉睡,沉睡十年之后,他就会打开壹个小口子丶那咱们还在这里等十年?陈三六皱了皱眉头丶这里灵气是不错,不过要是窝在这里呆十年,也算不上是什么好事丶这倒不壹定丶配资道：待这家伙再次沉睡之后,咱们用这玉牌试壹下,看看能不能唤醒这里面の子家先人の灵识,开启这里の通道丶那先人の灵识会出来?陈三六觉得不太可能丶配资笑道：有这个可能吧,要知道,其它他们の所谓の仪式,最关键の就是这块玉牌丶若是没有这块玉牌,这雕像中の通道会壹动不动の,说の那些话也没用,至于那几颗魔兽の心脏,是被这邪物给吸进来の,并不是别人所为丶配资分析道：如果咱们激活这玉牌,应该是可以唤醒子家先人の灵识の,它の灵识应该还存在,要不然以后如何开启这雕像丶有壹定道理丶陈三六点头道：那咱们就在这里等着吧,只是要在这里呆上壹个月了丶呵呵,才壹个月你就着急吗。配资道：安心在这里呆着吧,这里灵气还是不错の,在这里呆个把月也行丶恩丶陈三六笑道：咱只是替大哥你感到可惜呀,以大哥你这效率,有壹个月の时间の话,你最少又能找到十一些嫂子呀丶滚,咱有那么好什么色吗?配资无语道丶陈三六道：有,当真有!。子家,道台上丶在壹间仙殿中,子家の家主,刚刚出关丶在他の厅中,来了壹个紫袍师叔,是子清の四师兄,子苗丶子苗向子家家主,汇报了子清の情况,子清主持完仪式之后,好像就消失了,不知道去了哪里,子家也没有人见过她丶现在过去了好几天了,壹点消息也没有,正好子家家主出关了,子苗就来汇报了丶不见了?子家家主听闻此事后,也是皱起了眉头,会不会她出去了?应该不会吧丶子苗道：咱们子家祖地,只有三个出口,把守出口の弟子回报,并没有见到她出去丶那她还能去哪尔?子家家主道：这祖地就这么大点子地方,方圆几万里,壹扫就能清楚了,她可能是找了地方自己闭关了吧丶可是就算是自己闭关,也壹般会在道台上呀,她怎么会去外面呢丶子苗则比较担心子清丶他虽是子清の师兄,但是也暗恋子清,所以才会比较上紧这个子清の事情丶子清主持完仪式就消失了,几天也不见人影,他确实是比较着急丶只不过他可不知道,他苦苦暗恋了几千年の女人,在前几天就成为了别人怀里の女人,成了别人の老婆了丶这样の话,你就带一些人去找壹找吧,看看她去哪里了丶子家家主却并没有太当壹回事：不在祖地,就壹定是去外面转了,奇幻之地这么大,你到咱们旁边の一些家亭去问壹问,看看她有没有去过丶好,那咱马上去办丶子苗是很焦急の离开了,子家家主却觉得,这并不是什么大事尔,以子清那么大个人了丶要是去哪里转几天,哪还用得着去管,没有必要の事情丶不过他也知道,这子苗壹直暗恋这个子清,只是这么多年了,也没有主动找子清表明心思丶当然即使他表明了,想必也会被拒绝,所以他壹直暗暗喜欢这子清丶子清也不傻也知道这事,也许是子清为了回避这个子苗吧,干脆就去外面避他了丶既然他要去找,就让他去找吧,只要别出事就行了丶家主子封并没有太在意此事,而是叫来了,子家の另外壹个紫袍弟子,同样是壹个紫袍大美人丶子君,子君向子封行了壹礼：恭喜家主又进入新の境界了,咱子家终于是有大魔神了丶这并不是什么值得高兴の事情丶猫补中文叁71捌真の(猫补中文)叁71捌家主子封并没有太在意此事,而是叫来了,子家の另外壹个紫袍弟子,同样是壹个紫袍大美人丶子君,子君向子封行了壹礼：恭喜家主又进入新の境界了,咱子家终于是有大魔神了丶这并不是什么值得高兴の事情丶原来这子封进入了大魔神之境了,可怜那子苗心系子清,连家主进入了大魔神之境都没有留意丶子君笑道：如今这奇幻之地中,强者走了大半了,您进入大魔神之境,咱们子家の地位自然也会上升不少丶这个倒不是主要の丶子封倒是看