2024届高考物理一轮复习课件：第四节 洛伦兹力与现代技术

第四节 洛伦兹力与现代技术 第一章 磁场 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 励磁线圈 电子枪 玻璃泡 加速极电压 选择档 励磁电流 选择档 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 不加磁场时电子做匀速直线运动 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 加垂直纸面向里磁场时电子做匀速圆周运动 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【课本P19】定量分析如图所示的圆弧形径迹的规律. 设匀强磁场磁感应强度为 B，质量为m、电量为q的带负电粒子垂直射入磁场，如图所示. 不计带电粒子所受的重力.试推导出带电粒子做圆周运动时的半径和周期 粗暴提示 二级结论需牢记，书写解答题必须要写原始公式！！！ 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【例1—课本P29】如图所示是洛伦兹力演示仪.设电子的电量为e，质量为m，电子枪的加速电压为U，两线圈之间的磁感应强度为 B.忽略电子所受重力及电子间的相互作用. （1）求电子从电子枪射出时速度v的大小. （2）求电子在磁场中运动轨道半径r. （3）如果想要改变电子在磁场中运动轨道半径r，可以采取哪些措施? 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【现象1】顺时针旋转加速电压旋钮，加速电压逐渐增大，电子进入磁场的速度逐渐增大，电子运动轨迹的半径逐渐增大. 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【现象2】顺时针旋转励磁电流旋钮，励磁电流逐渐增大，匀强磁场磁感应强度逐渐增大，电子运动轨迹的半径逐渐减小 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 【现象2】顺时针旋转励磁电流旋钮，励磁电流逐渐增大，匀强磁场磁感应强度逐渐增大，电子运动轨迹的半径逐渐减小 1.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 若电子初速度方向与磁场成一定的夹角，电子的运动轨迹是什么样的呢? 2.回旋加速器 1.直线加速器原理：利用加速电场对带电粒子做正功使粒子的动能增加 普通加速器 带电粒子通过普通加速器能获得的能量一般只能达到几十万到几百万电子伏（eV） 若想获得更高速度的粒子，应该如何改进? 2.回旋加速器 1.直线加速器原理：利用加速电场对带电粒子做正功使粒子的动能增加 带电粒子穿越第n个圆筒时的动能： 多级直线加速器 2.回旋加速器 多级直线加速器的缺点：占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制 欧洲大型强子对撞机，总长26.649公里 北京正负电子对撞机有202米的直线加速器 2.回旋加速器 劳伦斯 回旋加速器 原理图 接高频 电源 狭缝 原理图 粒子源 D形盒中有匀强磁场 ：带电粒子受洛伦兹力回旋 D形盒缝隙有交变电场：带电粒子受电场力加速 交变电场变化周期 等于粒子回旋周期 2.回旋加速器 【规律探究】回旋加速器D形盒中央为电荷量为q、质量为m的离子流，D形盒的交流电压为U，静止离子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为R，磁场的磁感应强度为B。求： 1.交流电源的周期？ 2.离子离开加速器时的最大速度及最大动能？ 3.离子在回旋加速器的加速次数？ D形盒半径R 2.回旋加速器 交变电场变化周期： 最大速度和最大动能： 加速次数n： D形盒半径R 回旋加速器 2.回旋加速器 【例3，多选】劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。 则下列说法正确的是 A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为  D.不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子 2.回旋加速器 11月23日星期二物理作业（公式和回旋加速器） 作业范围： 《三维设计》P17 —全部、 P18—典例1、 P19—素养训练1、23 P22 —全部 、P23—素养训练1、2、3 《课时跟踪检测》 P145—2、4 P146—8、P147—11 上交时间：晚修结束后上交（各收一半） 3.质谱仪(速度选择器) 如何区分同位素？ 粒子有质量m、电荷量q（比荷 ）、速度v 如何选择特定速度的粒子？ 核聚变方程式： 3.质谱仪(速度选择器) 加速场: 磁偏场: 综上得 不同粒子的比荷（q/m）不一样，打到照相底片D的不同位置从而达到区分的目的 由于分子的热运动，现实中粒子的初速度根本不可能为0 能否选出速度相同的粒子？ 70 72 74 D 粒子源 飘入电场 初速度为零 3.质谱仪(速度选择器) 【规律探究】如图所示，正离子组成的离子束经加速电场加