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《带电粒子在复合场中的运动的实际应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、带电粒子在复合场中的运动的实际应用1.速度选择器如图所示，粒了经加速电场后得到一定的速度v（p进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛仑兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则冇qv0B=qE,v0=E/B,若v=v0=E/B,粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质最无关若vE/B,洛仑兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少.例1某带电粒子从图中速度选择器左端由中点0以速度必向右射去，从右端中心a下方的b点以速度切射出；若增大磁感应
2、强度该粒子将打到a点上方的c点,A^ac=ab.则该粒子带_电；第二次射出时的速度为解：3增大后向上偏，说明洛伦兹力向上，所以为带正电。山于洛伦兹力总不做功,所以两次都是只有电场力做功，第一次为正功，笫二次为负功，但功的绝对值相同。护；,p21—mv2例2如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂氏于场线的初速度也分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽度均为厶偏转角度均为S求E：B解:分别利用带电粒子的偏角公式。在电场中偏转:tana-EqL在磁场屮偏转:山以上两式可得—=-^—Bcos<7可以证明:当偏转角相同时，侧
3、移必然不同（电场屮侧移较大）；当侧移相同时，偏转角必然不同（磁场屮偏转角较大）。例3如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂亢的匀强电场E（方向竖直向上）和匀强磁场B（方向垂直于纸面向外）中,发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场?A.增大电场强度E,减小磁感强度BB.减小加速电压U,增大电场强度EC.适当地加大加速电压U0.适当地减小电场强度E解析：正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域中，受到的电场力F=qE,方向向上，受到的洛仑兹力尸=qVB,方向向下，离子向上偏，说明了电场力大
4、于洛仑兹力，要使离子沿直线运动，则只有使洛仑兹力磁大或电场力减小，增大洛仑兹力的途径是增大加速电场的电压U或或增大磁感强度B,减小电场力的途径是减小场强E.对照选项的内容可知C、D正确.？2.质谱仪如图所示组成：离子源O,加速场U,速度选择器(E,B),偏转场B2,胶片.原理：加速场中qU-/2mv2选择器中:v=E/B]偏转场中:d=2r,qvB2=mv2/r比荷:红竺质量心空四mB、B,d2E作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素.例1质谱仪是-•种测定带电粒子质量和分析同位索的重要工具，它的构造原理如
5、图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为寒)，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P上，设离了在P上的位登到入口处Si的距离为兀,可以判断:(AD)A.若离子束是同位索，则x越大，离子质量越大B.若离子束是同位索，则x越大，离子质量越小C.只要兀相同，则离子质量一定相同D.只要兀相同，则离了的荷质比一定相同例2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，它的构造原理如图所示。离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的。粒子从容器A下方小孔、
6、飘入电势差为U的加速电场，然后经过小孔S2和S3后沿着与磁场垂氏的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场屮，最后打到照相底片Dl.o(1)小孔S】和S2处的电势比较，哪处的高？+@在小孔S]和S2处的电势能，哪处高？如果容器A接地且电势为0,则小孔、和S?处的电势各为多少？(设小孔极小，其电势和小孔处的电极板的电势相同)(2)求粒子进入磁场时的速率和粒子在磁场中运动的轨道半径。(3)如果从容器卜-方的S,小孔飘出的是具有不同的质量的带电量为q的止离子，那么这些粒子打在照相底片的同一位置，还是不同位置？如果是不同位置，那么
7、质量分別为加,加+1,加+2,加+3,…的粒子在照相底片的排布等间距吗？写出说明。解析：⑴由于电荷量为带正电的粒子，从容器下方的S】小孔飘入电势差为U的加速电场，要被加速，S】和S?处的电势比较，Si处的高，从小孔J到S?电场力做正功，电势能减小，所以粒子在小孔S】处的电势能高于在S2处。如果容器A接地且电势为0,而小孔S,和S2处的电势差为U,所以小孔S)和S2处的电势各为0和・U。(2)设从容器下方的S】小孔飘出的是具有不同的质量的电荷量为+q的粒子，到达S2的速度为v,经S3进入射入磁场区，根据能量守恒，有^
8、mv123=qU设粒子在洛伦兹力作用下做匀速恻周运动的半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿定律得:m——R=qBvmv⑶在磁场中偏转距离—2彼由于是具冇不同的质量的粒子，所以距离d不同，这些粒子打在照相底片的不同位置。从上式可以看出，在磁场中偏转距离d与质量的平方根成正比，所以质量分别为加昇〃+1，加+2,加+3,…的粒子在照相底片的排布间距不等。例3（2008重
