3.5 洛伦兹力的应用实例 课件-2021-2022学年高二上学期物理教科版选修3-1

§3.5 洛伦兹力的应用实例 利用磁场控制带电粒子的运动：显像管 磁场控制带电粒子运动的特点：只改变粒子的运动方向，不改变粒子的速度大小 一、速度选择器 （一）构造 由正交的匀强磁场和匀强电场组成 （二）原理 1、受力分析 2、结论 （1）Eq=Bqv 匀速通过 （2）Eq＞Bqv 沿电场力方向偏转 （3）Eq＜Bqv 沿洛仑兹力方向偏转 注意： 匀速通过时，其V=E/B，这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关 ，但与速度的方向有关 （三）作用 ——把速度相同的粒子选择出来 二、质谱仪 （一）构造 由粒子加速器、速度选择器和偏转磁场组成 加速器 偏转磁场 速度选择器 （二）原理 （1）BqV=mv2/R 1、加速器 （1）带电粒子经加速电场加速 （2）关系式： qU=mv2/2 2、速度选择器 ——加速粒子 ——选出速度为V=E/B的粒子 3、偏转磁场 ——分离不等质量粒子 R=mv/Bq （2）用来测定荷质比以鉴定同位素 当E和B1的大小一定时，就可选定一种带电粒子进入B2区．此时带电粒子的荷质比 质谱仪最初由汤姆生的学生阿斯顿设计，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。阿斯顿发明质谱仪荣获1922年度诺贝尔化学奖。 如何获得高速的粒子？ 加速电压，利用电场加速 U mq - 需要很高的电压才能通过直线加速使粒子获得较大的速度 1932年，美国物理学家劳伦斯利用带电粒子在磁场中的运动特点，发明回旋加速器，1939年由此获诺贝尔物理学奖。 三、回旋加速器 （一）构造 （二）工作原理 1、粒子源 2、D型盒 3、磁体 4、交变电源 5、引出口 1、原理： ——提供被加速的粒子 ——有电屏蔽作用 ——提供加速电压，使粒子加速 ——粒子引出口 是利用周期性改变极性的电场对电荷的加速作用和磁场对电荷的偏转作用来获得高能粒子 ——使粒子偏转 2、过程分析 （1）一个周期内，粒子被加速两次 （2）交变电源的周期与粒子圆周运动的周期相等 （3）带电粒子的最大动能 注意：带电粒子获得的最大动能与加速电压的大小无关 （4）带电粒子被加速的次数： （5）带电粒子运动的时间： t=t电+t磁 四、磁流体发电机 （一）原理结构 1、磁体——提供磁场 2、金属板A、B——电源两极 （二）工作原理分析 3、等离子体——工作物质 ＋ － ＋ － 等离子气体喷入磁场，