质谱仪、回旋加速器(教科版).ppt

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1、第三章磁场第五节洛伦兹力的应用教科版一、质谱仪1.构造①带电粒子注入器②加速电场（U）③速度选择器（E、B1)④偏转磁场（B2)⑤照相底片速度选择器在电、磁场中，若不计重力，则：1.速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；2.注意电场和磁场的方向搭配。1、如果粒子所带电荷变为负电荷，仍从左向右入射，此装置是否还能作为速度选择器使用？思考讨论：2、如果带电粒子从右向左入射，此装置是否能作为速度选择器用3、如果此装置中的电场和磁场方向同时反向，此装置是否可以作速度选择器用？如果可以，那么粒子应该从哪个方向入射？当v>E/B粒子向哪个方向偏？当v

2、向偏？练习: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课外阅读.磁流体发电机等离子体——即高温下电离的气体，含有大量的带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。IBREq=Bqv电动势：E′=EL=BLv电流：I=E′/（R+r）r=？流体为：等离子束目的：发电abLv＋＋－－v＋＋－－＋＋＋＋－－－－＋EqvBqEaA实例三、霍尔效应Eq

3、=BqvI=nqvS=nqvhdU=Eh=Bvh流体为：定向移动的电荷是一种现象hAA′I＋v××××××××××××××××××××qvBqE＋E1879年美国物理学家E.H霍尔观察到，在匀强磁场中放一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直的时候，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差的现象。所产生的电势差称为霍尔电势差。hdBIAA′＋＋＋＋＋－－－－－利用电场使粒子加速粒子获得动能实例四、回旋加速器一、直线加速器·＋－Umq一级二级三级＋－U＋－U＋－U……n级粒子获得的能量：E=nqU直线加速器可使粒子获得足够大的能量.但占地面积太大，

4、能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地面积呢？1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙的应用带电粒子在磁场中的运动特点解决了这一问题回旋加速器利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点，可使带电粒子回旋为使粒子每经过两极板时都得到加速，极板间需接上一个交变电压,交变电压的周期为多少?每加速粒子一次，带电粒子运动速率和运动半径都会增加，它运动的周期会变化吗？S窄缝中心附近放有粒子源加速粒子的最终能量由哪些因素决定？为什么与加速电压无关?1．交变的加速电压周期T2．回旋加速器加速后的能量带电粒子加速后的能量与加速电压U无关要提高加速粒子最后的

5、能量，应尽可能增大磁感应强度B和加速器的半径二、回旋加速器V0V1V2V3V4V51、带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起　来是一个初速度为零的匀加速直线运动3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，　每次增加的动能为所有各次半径之比为：4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机

6、等例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3：回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变电压为U＝2×104V，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径R＝1m，磁场的磁感应强度B＝0.5T，质子的质量m＝1.67×10－19C。问：（1）质子经回旋加速器最后得到的动能是多大？共加速了多少次？（2）交变电源的频率是多大？动能：1.92×10-12J次数6.0×102频率：

7、7.6×106Hz1212例1：串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达ｂ处时，可被设在ｂ处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知碳离子的质量为m=2.0×10-26kg，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C，求R。解：设碳离子到达b

8、处时的速度为v1从c端射出时的速度为v