洛伦兹力应用

3.5洛伦兹力的应用3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定磁场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和洛仑磁力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。1、圆周运动的半径mvRqB2、圆周运动的周期2mTqB2vqvBmR2RTv复习回顾tan2rR0mvRqB0tan2qBrmv可见：对于一定的带电粒子。可以通过调节B和V0的大小来控制粒子的偏转角度。偏转角磁偏转的特点：只改变速度的方向，不改变速度的大小。一、利用磁场控制带电粒子运动αα偏转角弦切角圆心角结论：（1）偏转角等于圆心角。（2）弦切角等于圆心角的一半。一、利用磁场控制带电粒子运动速度选择器（1）只选择速度，不选择粒子（质量、电量、电性）；2.特点：（2）其中的E、B的方向不仅互相垂直，且还有确定的关系；（3）速度选择器中的粒子只能沿一个确定的方向通过。1.原理：oEvBoqvBqE在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直，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。＋＋＋＋＋＋－－－－－－B挡板洛伦兹力大于电场力，带电粒子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，轨迹是曲线。(1)若V小于这一速度V0？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,轨迹是曲线。(2)若V大于这一速度VO？速度选择器原理：oEvBoqvBqEoEqvBqEvvBoEqvBqEvvB＋＋＋＋＋＋－－－－－－B挡板2102qUmv1.作用：测定带电粒子荷质比的仪器。2.结构：3.工作原理：（1）加速：动能定理（2）速度选择：（3）偏转：（4）测量：1EvB22LmvRqB2122qvEmBRBBL二、质谱仪测质量：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=Ek2．直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：三、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…缺点：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．1966年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长3050米.直线加速器占地太大，能不能让它小一点劳伦斯（1901－1958）：美国物理学家回旋加速器加速条件：交流电源的周期与带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期相同.结构：两个D形金属扁盒，在其上加有磁场和交变的电场，两个D形盒缝隙中心附近有离子源。回旋加速器1.两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。3.粒子回旋的周期不随半径改变。让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一致，从而保证粒子始终被加速。2.电场使粒子加速（电场加速过程中,时间极短,可忽略），磁场使粒子回旋（匀速圆周运动）。4.带电粒子的最高能量与哪些因素有关？,,可见：带电粒子一定的条件下，其获得的最大能量取决于：D形盒的半径R，磁感应强度B.那么粒子获得的最大能量为：为粒子运动的最大速度根据形盒的半径带电粒子做圆周运动的半径最大只能等于圆mvRqBmmqBRvm2222122mkmmqBREmvmkmE注意：加速电压小，多转几圈。电压大，少转几圈。5.加速的次数NkmENqU2TtN2mTqB6.（1）加速粒子在磁场中运动的时间=mvta加（2）加速粒子电场中运动的时间tt加注意：（在加速电场中相当于“匀加速直线运动”）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××U~BU~AA’BB’A1A’1B1B’1++回旋加速器的原理思考：回旋加速器能不能无限提高粒子的能量？答：据相对论理论知识，粒子速度被加速到接近光速，质量明显增强，周期也增加，破坏了回旋加速器的同步条件。2mTqB目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。北京正负电子对撞机改造后的直线加速器1.在磁场中做圆周运动,周期不变。2.每一个周期加速两次。3.电场的周期与粒子在磁场中做圆周运动周期相同。4.电场一个周期中方向变化两次。5.B不变时：某一个粒子能被加速的最大速度由盒的半径决定。6.电场加速过程中,时间极短,可忽略。回旋加速器——结论例2: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例1：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