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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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，,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,2,、圆周运动的周期,复习回顾,可见：对于一定的带电粒子。可以通过调节,B,和,V,0,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,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：,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,V,0,？,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,V,O,？,速度选择器,原理：,B,挡板,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：,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=,E,k,2,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：,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）。,U,B,U,A,A,B,B,A1,A1,B,1,B,1,+,+,回旋加速器的原理,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,注意：加速电压小，多转几圈。电压大，少转几圈。,5.,加速的次数,N,6.,（,1,）加速粒子在磁场中运动的时间,（,2,）加速粒子电场中运动的时间,t,t,加,注意：,（在加速电场中相当于“匀加速直线运动”）,已知,D,形盒的直径为,D,，匀强磁场的磁感应强度为,B,，交变电压的电压为,U,，,求：从出口射出时，粒子的速度,v,=?,D,V=,？,U,B,解：,当粒子从,D,形盒出口飞出时，,粒子的运动半径,=D,形盒的半径,已知,D,形盒的直径为,D,，匀强磁场的磁感应强度为,B,，交变电压的电压为,U,，,求,:,(,1),从出口射出时，粒子的动能,E,k,=?,(2),要增大粒子的最大动能可采取哪些措施,?,D,V=,？,U,B,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。,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,在磁场中做圆周运动,周期不变,。,每一个周期加速两次。,电场的周期,与粒子在磁场中做,圆周运动周期相同,。,电场,一个周期,中方向,变化两次,。,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。,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,
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