《复合场实际应用》PPT课件

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1、应用1．速度选择器【例1】某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带___电；第二次射出时的速度为_____。若要使粒子从a点射出,电场E=.abcov0带电粒子在复合场中运动的典型应用关于速度选择器总结：（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。（3）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少

2、都无关。（4）只有一个入口一个出口，入口和出口不能颠倒。＋＋＋＋＋＋＋v●若vBqv，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v>v0，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。练习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

3、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练习2:如图所示，水平放置的两个平行金属板MN、PQ间存在匀强电场和匀强磁场。MN板带正电，PQ板带负电，磁场方向垂直纸面向里。一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下，从I点由静止开始沿曲线IJK运动，到达K点时速度为零，J是曲线上离MN板最远的点。有以下几种说法：①在I点和K点的加速度大小相等，方向相同②在I点和K点的加速度大小相等，方向不同③在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力④在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力其中正确的是（）A.①③B.②④C.②③D.①④A分析：

4、运动到K点后，粒子的轨迹怎样？应用2、质谱仪思考：1）质谱仪的工作原理是什么？测定带电粒子的质量和分析同位素带电粒子在复合场中运动的典型应用2）质谱仪的主要作用是什么？粒子加速速度选择（过滤）粒子偏转（分开）这就是丹普斯特(Dempster)设计的质谱仪的原理。质谱仪是测定带电粒子质量的仪器mv2/2=qU(1)mv2/R=qvB(2)m=qB2R2／2U(3)如果B、u和q是已知的，测出R后就可由(3)式算出带电粒子的质量。班布瑞基(Bainbridge)设计的质谱仪的原理eE=evBR=mv/qBm=qBR/v如果B、V和q是

5、已知的，测出R后就可算出带电粒子的质量。丹普斯特质谱仪例、质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置。如图所示，电容器两极相距为d，两板间电压为u，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，一束电荷量相同的带正电的粒子沿电容器后的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2，结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间的距离为X，粒子所带的电量为q。不计重力。求：(1)粒子进入匀强磁场时的速度v(2)打在两点的粒子的质量之差Δm应用3、回旋加速器（1）有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理回旋加速器

6、（劳伦斯1939获Nobelprize）⑴磁场什么作用？使粒子在D形盒内________。⑵电场什么作用？重复多次对粒子______.⑶最终速度取决于什么量？⑷交变电压的周期有什么要求？⑸加速器内的时间取决于什么？交变电压的周期=粒子圆周运动的周期交变电压频率=粒子回旋频率偏转加速D形盒的最大半径a、原理：rn为回旋加速器的半径㈣.回旋加速器例6：回旋加速器的D形盒的半径为R，用来加速质量为m，带电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。求：（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小。（2）设两D形盒间的距离为d，其间电

7、压为U，加速到上述能量所需回旋周数.（3）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间）。A～Ud质量为m、电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动.A、B为两块中心开有小孔的极板.原来电势都为零,每当粒子飞经A板时,A板电势升高为+U,B板电势仍保持为零,粒子在两板间电场中得到加速.每当粒子离开B板时,A板电势又降为零.粒子在电场一次次加速下动能不断增大,而绕行半径不变.(1)设t=0时粒子静止在A板小孔处,在电场作用下加速,并绕行第一圈.求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En.【92年上海高考题】回旋加速器变形解答:(1)每

8、通过AB一次,动能增加qU,通过n次获得的总动能为：EKn=1/2mvn2=nqU质量为m、电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动.A、B为两块中心开有小孔的极板.原来电势都为零,每当粒子飞经A板时,A板电势升高为+U,B板电势仍保持为零,粒子