洛倫茲力的應(yīng)用使用課件

歡迎大家進(jìn)入物理的世界洛倫茲力的應(yīng)用（一）、速度選擇器

1、若帶電粒子帶負(fù)電，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇？

2、若把磁場(chǎng)或電場(chǎng)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇？

3、若把磁場(chǎng)和電場(chǎng)同時(shí)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇？

洛倫茲力的應(yīng)用（速度選擇器）【討論與交流】（二）、荷質(zhì)比(比荷)的測(cè)定、質(zhì)譜儀1.荷質(zhì)比(比荷)的概念：帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比。它是帶電粒子的基本參量。

2.測(cè)定荷質(zhì)比的裝置：

A：電離室:S1—S2：加速電場(chǎng)

B：勻強(qiáng)磁場(chǎng)

D：照相底片

3.測(cè)定荷質(zhì)比的裝置――質(zhì)譜儀（最初由湯姆生發(fā)現(xiàn)的）。洛倫茲力的應(yīng)用（質(zhì)譜儀）rx

1931年，加利福尼亞大學(xué)的勞倫斯提出了一個(gè)卓越的思想，通過(guò)磁場(chǎng)的作用迫使帶電粒子沿著磁極之間做螺旋線運(yùn)動(dòng),把長(zhǎng)長(zhǎng)的電極像卷尺那樣卷起來(lái)，發(fā)明了回旋加速器，第一臺(tái)直徑為27cm的回旋加速器投入運(yùn)行，它能將質(zhì)子加速到1Mev。

1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。U回旋加速器（洛倫茲力的應(yīng)用）洛倫茲力的應(yīng)用（回旋加速器）【討論與交流】1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),如果速率v增大引起半徑r增大,其運(yùn)動(dòng)周期T是否變化?2、為了使帶電粒子每次經(jīng)過(guò)兩D形盒的間隙時(shí),恰能受到電場(chǎng)力作用且被加速,高頻電源的周期應(yīng)符合什么條件?3、設(shè)回旋加速器D形盒的半徑為R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則該回旋加速器最多可以將質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子加速到多大的速度?周期T=2pm/qB與速率和半徑無(wú)關(guān)，即T不變．應(yīng)使高頻電源的頻率與粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相同．當(dāng)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑等于D形盒的半徑時(shí)，粒子的速度達(dá)到最大：Vmax=qBR/m.如果盡量增強(qiáng)回旋加速器的磁場(chǎng)或加大D形盒半徑，我們是不是就可以使帶電粒子獲得任意高的能量嗎？思考：

根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論原理，當(dāng)帶電粒子的速度接近于光速時(shí)，運(yùn)動(dòng)粒子的質(zhì)量不斷變大，就破壞了回旋加速器的工作條件，粒子就不能一直被加速．絕緣材料V++++++------電磁流流量計(jì)絕緣材料++++++------abcV例：假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的一段非磁性材料制成的圓柱形的管道，相關(guān)參量如圖所示，內(nèi)徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求：若管壁上a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為U，求流量Q。帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：如用電場(chǎng)加速或減速粒子帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)（當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)平行時(shí)）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：偏轉(zhuǎn)：類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)，一般分解成兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)求解圓周運(yùn)動(dòng)：以點(diǎn)電荷為圓心運(yùn)動(dòng)或受裝置約束運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)（當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)）螺旋狀的運(yùn)動(dòng)(當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)成一定角度時(shí))圓周運(yùn)動(dòng)：一般的曲線運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)例1:在真空中,勻強(qiáng)電場(chǎng)E的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向垂直紙面向里,三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，已知a靜止，b以v向右勻速運(yùn)動(dòng)，c以v向左勻速運(yùn)動(dòng)，試比較它們的質(zhì)量：

ma

、mb、

mc的關(guān)系

EB例3．一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_____，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)____。若已知圓半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為_(kāi)____。

BE負(fù)電，

帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。必然是電場(chǎng)力和重力平衡，而洛倫茲力充當(dāng)向心力！逆時(shí)針，v=qBr/m=gBr/E圓周運(yùn)動(dòng)例4.

如圖所示,一對(duì)豎直放置的平行金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d,接在電壓為U的電源上,板間有一與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的油滴，從離平行板上端h高處由靜止開(kāi)始自由下落，由兩板正中央p點(diǎn)處進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)空間，油滴在p點(diǎn)所受電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力恰好平衡，最后油滴從一塊極板的邊緣D處離開(kāi)電場(chǎng)和磁場(chǎng)空間；求：（1）高度h為多少？（2）油滴在D點(diǎn)時(shí)的速度大小。一般曲線運(yùn)動(dòng)例5．質(zhì)量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設(shè)桿足夠長(zhǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)也足夠大，求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度為g，此時(shí)有：qvB=qE，N=0，f=0當(dāng)摩擦力和重力大小相等時(shí)，小球速度達(dá)到最大臨界問(wèn)題帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，一般具有較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖景。這類(lèi)問(wèn)題本質(zhì)上是一個(gè)力學(xué)問(wèn)題，應(yīng)順應(yīng)力學(xué)問(wèn)題的研究思路和運(yùn)用力學(xué)的基本規(guī)律?！舴治鰩щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，主要是兩條線索：⑴力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。根據(jù)帶電粒子所受的力，運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。⑵功能關(guān)系。根據(jù)場(chǎng)力及其它外力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或全過(guò)程中的功能關(guān)系，從而可確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況，這條線索不但適用于均勻場(chǎng)，也適用于非均勻場(chǎng)。因此要熟悉各種力做功的特點(diǎn)。◆帶電體在復(fù)合場(chǎng)中受力情況復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況多變，往往出現(xiàn)臨界問(wèn)題，應(yīng)以題中“最大”、“最高”、“至少”等詞語(yǔ)為突破口，挖掘隱含條件，根據(jù)臨界條件列出輔助方程，再與其它方程聯(lián)立求解。帶電粒子在電場(chǎng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：如用電場(chǎng)加速或減速粒子帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)（當(dāng)帶電粒子的速度與磁場(chǎng)平行時(shí)）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)：垂直運(yùn)動(dòng)方向的