洛仑磁力与现代技术PPT课件02

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1、关于带负电的粒子（重力可忽略不计），下面关于带负电的粒子（重力可忽略不计），下面说法中正确的是（说法中正确的是（ ） 沿电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，沿电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，动能增加动能增加 垂直电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，垂直电场线方向飞入匀强电场，电场力做功，动能增加动能增加 垂直磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力不做垂直磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力不做功，动能不变功，动能不变 沿磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力做功，沿磁感线方向飞入匀强磁场，磁场力做功，动能增加动能增加A. B. C. D. 处在匀强磁场内部的两个电子A和B，分别以和2v的速率垂直射入匀强磁场中，

2、经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点（ ） A条件不够无法比较 BA先到达CB先到达 D同时到达有三束粒子，分别是质子（有三束粒子，分别是质子（p），氚核（），氚核（ ）和和粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（这三束粒子的运动轨迹？（ ）A BC DH31如图所示，带电粒子(重力不计)在匀强磁场中，按图中运动轨迹运动，中央是一块薄金属板，粒子穿过金属板时有动能损失，则：(

3、)A粒子带负电 B粒子运动方向是abcdC粒子运动方向是dcba D粒子在下半周所用时间比上半周所用的时间要长 例例1： 当氢的三种同位素氢（当氢的三种同位素氢（ ）、氘（）、氘（ ） 、氚（氚（ ）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场，）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场，如图，则它们运动的轨道半径之比是多少？如图，则它们运动的轨道半径之比是多少？H11H21H312 2、速度不同的两个电子垂直磁场方向飞、速度不同的两个电子垂直磁场方向飞入磁场，运动轨迹如图。请问，哪个是入磁场，运动轨迹如图。请问，哪个是速度较大的电子运动轨迹？它们的周期速度较大的电子运动轨迹？它们的周期相同吗？相同吗？如图所示，

4、匀强磁场宽如图所示，匀强磁场宽L=30 cm，B=3.3410-3 T，方向垂直纸面向里，方向垂直纸面向里.设一质设一质子以子以v=1.6105 m/s 的速度垂直于磁场的速度垂直于磁场B的方的方向从小孔向从小孔C射入磁场，然后打到照相底片上的射入磁场，然后打到照相底片上的A点点. 试求：试求：（1）质子在磁场中运动的轨道半径）质子在磁场中运动的轨道半径r；（质子的质量为（质子的质量为1.6710-27 kg；质子的电荷；质子的电荷量为量为1.610-19 C）OHLvA0C（2）A点距入射线方向上的点距入射线方向上的O点的距离点的距离H；（3）质子从）质子从C孔射入到孔射入到A点所需的时间点

5、所需的时间t.质谱仪质谱仪阿斯顿阿斯顿S0AA,B2P2P1B1_+、简述质谱仪的结构？、简述质谱仪的结构？、试分析质谱仪的工作、试分析质谱仪的工作原理：原理：如何测定带电粒子的荷如何测定带电粒子的荷质比质比q/m如何区分和测量同位素如何区分和测量同位素加速电场速度选择器照相底片偏转磁场S121S例例:一质量为一质量为m，电荷量为，电荷量为q的粒子，从容器的粒子，从容器A下下方的小孔方的小孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场。的加速电场。 然后让然后让粒子垂直进入磁感应强度为粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片圆周运动，最后打到照相底片

6、D上（如图所示）。上（如图所示）。求求 ：（：（1）粒子进入）粒子进入 磁场时的速率；磁场时的速率； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径。）粒子在磁场中运动的轨道半径。 UqSS1xPB 练习：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素练习：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，离子源的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不产生的各种不同正离子束同正离子束(速度可看作为零速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进，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入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在上，设离子在P上的位置到入口处上的位置

7、到入口处S1的距离为的距离为x，可以判断，可以判断( )A、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小越大，离子质量越小C、只要、只要x相同，则离子质量一定相同相同，则离子质量一定相同D、只要、只要x相同，则离子的荷质比一定相同相同，则离子的荷质比一定相同AD 回旋加速器回旋加速器 -劳伦斯劳伦斯 A Ud 例例1：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是正确的是( )A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、

8、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的、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、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、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动形盒中做匀速圆周运动CD例例3 3：回旋加速器回旋加速器 的两个的两个D D形盒的半径都为形盒的半径都为R R，用来加速质量为，用来加速质量为m m，带电量为带电量为q q 的质子，使质子由静止加速到能量为的质子，使质子由静止加速到能量为E E 后，由后，由A A 孔孔射出。求射出。求： （1 1）加速器中匀强磁场）加速器中匀强磁场B B 的方向和大小。的方向和大小。 （2 2）设两）

9、设两D D形盒间的距离为形盒间的距离为d d，其间电压为，其间电压为U U，加速到上述，加速到上述能量所需加速次数能量所需加速次数. .（3 3）加速到上述能量所需时间）加速到上述能量所需时间( (不计通过缝隙的时间）。不计通过缝隙的时间）。 A Ud专题：带电粒子在磁场中的运动基本知识：基本知识：1、洛仑兹力永远不做功，不改变、洛仑兹力永远不做功，不改变速度大小，只改变速度的方向速度大小，只改变速度的方向,洛仑兹力提供洛仑兹力提供作为圆周运动的向心力；作为圆周运动的向心力； 2、平面几何中圆的知识。、平面几何中圆的知识。综合题例：综合题例： 例例1. 质子和氘核经同一电压加速，垂直进入匀强磁

10、场中，质子和氘核经同一电压加速，垂直进入匀强磁场中，则质子和氘核的动能则质子和氘核的动能E1、E2，轨道半径，轨道半径r1、r2的关系是的关系是 (A)E1E2，r1r2； (B)E1E2，r1r2；(C)E1E2，r1r2； (D)E1E2，r1r2. B练习：一质子及一练习：一质子及一粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中粒子，同时垂直射入同一匀强磁场中（1）若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比）若两者由静止经同一电势差加速的，则旋转半径之比为为 ；（；（2）若两者以相同的动能进入磁场中，则）若两者以相同的动能进入磁场中，则旋转半径之比为旋转半径之比为 ；（；（3）若两者以相同速度进入

11、磁）若两者以相同速度进入磁场，则旋转半径之比为场，则旋转半径之比为 。2:11：11：2 例例2.一带电粒子沿垂直于磁场方向运动，它的一段径迹一带电粒子沿垂直于磁场方向运动，它的一段径迹如下图所示。径迹上的每一小段都可视为圆弧，由于带如下图所示。径迹上的每一小段都可视为圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），由图可以确定此粒子带量不变），由图可以确定此粒子带_电；其运动方向电；其运动方向从从_ _向向_ _运动（用运动（用a、b表示）表示）ba正正Bba洛仑兹力提供向心力洛仑兹力提供向心力 例例3 如图所示，竖直向下

12、的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子面，平面上一个钉子O固定一根细线，细线的另一端系一带固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动做匀速圆周运动.在某时刻在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法一定错误的是法一定错误的是 A.速率变小，半径变小，周期不变速率变小，半径变小，周期不变 B.速率不变，半径不变，周期不变速率不变，半径不变，周期不变 C.速率不变，半径变大，周期变大速率不变，半径变大，周期变大

13、D.速率不变，半径变小，周期变小速率不变，半径变小，周期变小练习练习. 质量为质量为m，电量为，电量为e的电子，绕原子核以一定半径做匀速圆的电子，绕原子核以一定半径做匀速圆周运动，垂直电子轨迹平面有一磁感应强度为周运动，垂直电子轨迹平面有一磁感应强度为B的匀强磁场，若的匀强磁场，若电子所受到的电场力的大小是洛伦兹力大小的电子所受到的电场力的大小是洛伦兹力大小的4倍，则电子运动倍，则电子运动角速度可能为：角速度可能为：( ) (A)2Be/m (B)3Be/m (C)4Be/ m (D)5Be/mB DA 2、圆的基本知识、圆的基本知识圆心、半径和圆心圆心、半径和圆心角角VVVVVV结论：结论：

14、1、圆上任意两点的切线方向即速度方向，两、圆上任意两点的切线方向即速度方向，两切线的垂线相交点即圆心。切线的垂线相交点即圆心。2、圆上两点连线即弦，弦的中垂线必过圆心。中垂、圆上两点连线即弦，弦的中垂线必过圆心。中垂线、弦和半径构成直角三角形。线、弦和半径构成直角三角形。3、轨迹的始终两点间的弧对应的圆心角等于偏向角。、轨迹的始终两点间的弧对应的圆心角等于偏向角。运动时间：运动时间：）弧度的单位是或）度的单位是rad:(2:(3600qBmTtTt 【例例4】 一个质量为一个质量为m电荷量为电荷量为+ q的带电粒子从的带电粒子从x轴上的轴上的P（a，0）点以速度）点以速度v，沿与，沿与x正方向

15、成正方向成60的方向射入第的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。和射出点的坐标。 【例例5】 一个质量为一个质量为m电荷量为电荷量为+ q的带电粒子从的带电粒子从x轴上的轴上的P（a，0）点以速度）点以速度v射入第四象限内的匀强磁场中，并恰射入第四象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于好垂直于y轴射出第四象限，射出点轴射出第四象限，射出点Q的坐标为（的坐标为（0，-b） 。ab.求匀强磁场的磁感应强度求匀强磁场的磁感应强度B。 【例例6】如图所示，一束电子（电量为

16、如图所示，一束电子（电量为e）以速度）以速度v垂直射垂直射入磁感强度为入磁感强度为B，宽度为，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是度方向与电子原来入射方向的夹角是30，则电子的质量，则电子的质量是是 ，穿透磁场的时间是，穿透磁场的时间是 。例：例：2005广东高考广东高考16（16分）如图分）如图12所示，在一个圆形区域内，所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边为边界的两个半圆形区域界的两个半圆形区域、中，中，A2A4与与A1A3的夹角为的夹角为

17、60。一质量。一质量为为m、带电量为、带电量为+q的粒子以某一速度从的粒子以某一速度从区的边缘点区的边缘点A1处沿与处沿与A1A3成成30角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆的方向经过圆心心O进入进入区，最后再从区，最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为磁场所用的时间为t，求，求区和区和区中磁感应强度的大小（忽略粒区中磁感应强度的大小（忽略粒子重力）。子重力）。 A1 A3 A4 A2 30 60 图 12 qtmB341qtmB382综合题例综合题例 （2002年全国）年全国）

18、、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏、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。磁场区的中心为为O，半径为，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕点而打到屏幕的中心的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度子束偏转一已知角度，此时的磁场的磁感应强度，此时的磁场的磁感应强度B应

19、为多少？应为多少？P 2020、（、（1818分）匀强磁场分布在分）匀强磁场分布在虚线虚线的右侧区域，磁感应强度的右侧区域，磁感应强度B B，方向垂直纸面向外，方向垂直纸面向外，虚线虚线与水平线夹角为与水平线夹角为4545。在。在虚线虚线左侧，左侧，固定的薄板和等大的挡板均水平放置，相距固定的薄板和等大的挡板均水平放置，相距L L0.2 m0.2 m。在薄板上。在薄板上P P处开一小孔，处开一小孔，P P与与虚线虚线上点上点D D的水平距离为的水平距离为L L。从。从S S1 1S S2 2之间的某之间的某一位置水平发射一速度为一位置水平发射一速度为v v0 0的带正电微粒，它经过磁场区域后入

20、射的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到到P P处小孔。初速度处小孔。初速度v v0 0应满足什么条件。（忽略微粒所受重力影响应满足什么条件。（忽略微粒所受重力影响，已知微粒的荷质比，已知微粒的荷质比 。只考虑纸面上带电微粒的运动）。只考虑纸面上带电微粒的运动）31.0 10 C/kgqm 作业作业1： 在真空中半径为在真空中半径为r=3cm的圆形区域内有一的圆形区域内有一匀强磁场，匀强磁场，B=0.2T ,方向如图示，在直径方向如图示，在直径ab一端的一端的a点有一个离子源沿纸面向各个方向发射速率都为点有一个离子源沿纸面向各个方向发射速率都为v=1.2106m/s的正离子。的正离子。 已知该离

21、子的荷质比已知该离子的荷质比q/m=108 C/kg，不计离子重力，求离子在磁场中，不计离子重力，求离子在磁场中运动的最长时间。运动的最长时间。ab作业作业2：p95 5返回返回 练习：练习： 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个带如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个带电量为电量为q 的正离子自的正离子自A点垂直射入磁场，沿半径为点垂直射入磁场，沿半径为R 的圆形轨的圆形轨道运动，运动半周到达道运动，运动半周到达B点时，由于吸收了附近若干个静止的点时，由于吸收了附近若干个静止的电子（质量不计），就沿另一个圆形轨道运动到电子（质量不计），就沿另一个圆形轨道运动到BA延长线上延长线上的的C 点，且点，且AC 的长度为的长度为R. 试求正离子在试求正离子在B点吸收的电量点吸收的电量.C ABRRVV