三种场力的特点.doc

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1、三种场力的特点1、重力的特点：其大小为mg，方向竖直向下；做功与路径无关，与带电粒子的质量及起、讫点的高度差有关2、电场力的特点：大小为qE，方向与E的方向及电荷的种类有关；做功与路径无关，与带电粒子的带电量及起、终点的电势差有关3、洛伦兹力的特点：大小与带电粒子的速度、磁感应强度、带电量及速度与磁感应强度间的夹角有关，方向垂直于B和V决定的平面；无论带电粒子在磁场中做什么运动，洛伦兹力都不做功一、速度选择器的原理U加速电场带电粒子束V◎◎＋－偏转电场E××××××××××××××××××××偏转磁场B＋qS2S11、原理图＋VfF2、带电粒子

2、的受力特点：电场力F与洛仑兹力f方向相反3、带电粒子匀速通过速度选择器的条件：带电粒子匀速通过速度选择器是指粒子从S1水平射入，沿直线匀速通过叠加场区，并从S2水平射出。从力的角度看，推出二．质谱仪——分离同位素测定荷质比的仪器经速度选择器的各种带电粒子，射入偏转磁场（B′），不同电性，不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方．由qE=qvB，，s=2R，联立，得不同粒子的荷质比即与沉积处离出口的距离s成反比．三．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1932年美国物理学家应用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器，其原

3、理如图所示。A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v0垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达A1时，在A1A1/处造成向上的电场，粒子被加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以v1在磁场中匀速转动半个周期，到达A2/时，在A2/A2处造成向下的电场，粒子又一次被加速，速率由v1增加到v2，如此继续下去，每当粒子经过AA/的交界面时都是它被加速，从而速度不断地增加。带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为，为达到不断加速的目的，只要在AA/上加上周期也为T的交变电压就可以了。即T电=实际应用中，回旋加速是用两个D形金属盒做外壳，两个D形

4、金属盒分别充当交流电源的两极，同时金属盒对带电粒子可起到静电屏蔽作用，金属盒可以屏蔽外界电场，盒内电场很弱，这样才能保证粒子在盒内只受磁场力作用而做匀速圆周运动。（2）带电粒子在D形金属盒内运动的轨道半径是不等距分布的设粒子的质量为m，电荷量为q，两D形金属盒间的加速电压为U，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子第一次进入D形金属盒Ⅱ，被电场加速1次，以后每次进入D形金属盒Ⅱ都要被电场加速2次。粒子第n次进入D形金属盒Ⅱ时，已经被加速（2n-1）次。由动能定理得（2n－1）qU=Mvn2。……①第n次进入D形金属盒Ⅱ后，由牛顿第二定律得qvnB=m　

5、　……②由①②两式得ｒn=　　……③同理可得第n+1次进入D形金属盒Ⅱ时的轨道半径rn+1=　　……④所以带电粒子在D形金属盒内任意两个相邻的圆形轨道半径之比为，可见带电粒子在D形金属盒内运动时，轨道是不等距分布的，越靠近D形金属盒的边缘，相邻两轨道的间距越小。（3）带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能量的因素由于D形金属盒的大小一定，所以不管粒子的大小及带电量如何，粒子最终从加速器内设出时应具有相同的旋转半径。由qvnB=m…和mvn=得Ekn=可见，粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关，直径越大，粒子获得的能量就越大。例题：1．如图甲所

6、示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　）A．在Ek-t图中应有t4-t3＞t3-t2＞t2-t1B．高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径2．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱议对氢

7、元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a，b，c三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序以及a，b，c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（　　）A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕C．a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氕，氘、氚D．a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕3．如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直

8、于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为正现使线框沿AC方向匀速穿过一