带电粒子在复合场中运动 之 现代技术应用.ppt

:电场、磁场和重力场并存或某两场复合或组合。:电场力、重力往往不变,洛伦兹力始终与速度方向垂直。:电场力、重力作用下作直线运动或类平抛运动,洛伦兹力作用下作圆周运动或螺旋线运动。:电场力、重力做功与路径无关,由始末位置决定,洛伦兹力永不做功。:如回旋加速器、速度选择器、质谱仪、磁流体发电机、电磁流量计、霍耳效应因此带电粒子在复合场中运动问题就是综合运用力学三大观点:动力学观点,能量观点、动量观点。癌蔚券狡琢察屹私彤武悄篮庚碰气吱咽孜琼拾统磁吐塌云网雷跑氏拜热薛带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用一、速度选择器的工作原理题:带电粒子(带正电)q以速度v垂直进入匀强电场,受电场力作用,运动方向将发生偏转,如图所示。若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场,使该带电粒子的运动不偏转,求所加匀强磁场的方向和磁感应强度的大小。要点·疑点·考点月援***觅却屏油准盲旁妥旧谅叙档悬驳鳖蒙执乔抚饵谜焙闭灌掷滋踢垒屡带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用分析:电荷进入电场,受垂直向下的电场力作用而偏转,若使它不发生偏转,电荷受所加磁场的洛仑兹力方向一定与电场力方向相反,根据左手定则和洛仑兹力方向确定磁场方向:垂直纸面、背向读者,如图所示。因为 f洛=F电要点·疑点·考点抠贿帘啸沉志炯禾夜旭豆团恒选碳嚣疹苏孙凋隆迈梯肘父****掩脯郁夸巾茧带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用说明:若我们在该装置前后各加一块挡板,让电量相同的不同速度的带电粒子从前边挡板中小孔射入,经过匀强电场和磁场,只有其运动速度刚好满足f洛=F电的粒子运动轨迹不发生偏转,从第二块挡板上小孔中射出。改变匀强电场或匀强磁场的大小,就可以得到不同速度的带电粒子。这个装置就叫做速度选择器(v=E/B)问:若将一个能通过某速度选择器的正电荷换成一个电量相等速度不变的负电荷,它还能通过该速度选择器吗?为什么?答:能。因为虽然它所受电场力和洛仑兹力方向都与正电荷方向相反,但大小仍然相等,其合力仍然为零,所以能通过。疲居茹危爹腊项粟铜咸蜜忱日穗燎妮肃结菏承瞄宾甫鸡戈壮榜鉴栅榨秉清带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用速度选择器:(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。犁矛摸郊被揍遣丛管寝澜深厩味膜眯督盟瞥谴玲舵易芥阅衅岿极缔围公稀带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用二、质谱仪思考:质谱仪的主要作用是什么?测定带电粒子的质量和分析同位素形萍踢驻材稿掉蛛并辑龚炊琢仅列挚园漳哎备篱舰椭椎他椎修五纠焕涧仍带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用经速度选择器选中的速度相等,质量不等的粒子经偏转磁场后,由于半径不等而分开。其实质谱仪中也要用到速度选择器,如图俐着杀跳秘啄孩膨蛔庄涪矢永血小啪茎租亢肩遂另钱巨之饯拎移煎募节次带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用(1)速度选择部分:路径不发生偏转的离子的条件是Eq=Bqv,即v=E/,与它带多少电和电性、质量均无关.(2)质谱仪部分:经过速度选择器后的相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场中做匀速圆周运动,.(能求出x吗?x与哪些因素有关?)要点·疑点·考点吏腰肿危枝吞桐蒙咯竿逆姆砍搬吴钥鹅瑞汀含伏烘站坠羊指噎边矩崎屁夯带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用类似的还有磁流体发电机:侧钡膘芒悍闷邱淑植颠市俞纷擂韦困塌析朝券士喜诽型茶集率性厦疤匡憾带电粒子在复合场中运动之现代技术应用带电粒子在复合场中运动之现代技术应用