优质课3-6：洛伦兹力与现代技术
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mv 2πm 半径：R＝ 周期：T＝ qB qB 半径与速度大小成正比，周期与速度大小无关！
二、质谱仪
研究同位素（测荷质比）的装置
结构与原理
加速电场：使带电粒子加速
速度选择器：选择粒子
选出的粒子 v＝E／B1 偏转磁场区：使带电粒子轨迹发生偏转，并被拍照 因偏转半径 r＝mv/qB2 故荷质比为 q/m＝E/B1B2r 发明者：阿斯顿
三、回旋加速器
使带电粒子获得高能量的装置
结构与原理 “回旋”区：两个D形盒子 处于真空、匀强磁场中 加速区：两个D形盒子之间的空隙 空隙间有交变电场 带电粒子每旋转半周到达空隙，即被加速
粒子速度增大，旋转半径也增大，但运转 周期不变 发明者：劳伦斯
本课小结：
一、带电粒子在磁场中的运动 平行磁感线进入：做匀速直线运动 垂直磁感线进入：做匀速圆周运动 mv 半径：R＝ qB 2πm 周期：T＝ qB 二、质谱仪：研究同位素（测荷质比）的装置 由加速电场、速度选择器、偏转磁场组成 三、回旋加速器：使带电粒子获得高能量的装置 由D形盒、高频交变电场等组成
2 2mU m 2qU B B E （1） （2） 1 （3） 2 l q 2 qU m
作业：
1、查阅资料，了解加速器的发展和应用情
况，写一篇科学报告；
2、完成课本P92的练习1~4题； 3、完成下发题卷“第24课时”全部。
2、如图为质谱仪的原理图。电荷量为q，质量为m的带正电 粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场加速后，进入粒 子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁 场，匀强电场的场强为E，方向水平向右。已知带电粒子能 够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场。 该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向 外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后， 最终到达照相底片上的H点。测得G、 H间的距离为 l，重力可忽略不计。 求：⑴粒子从加速电场射出时速度 v的大小。⑵粒子速度选择器中匀强 磁场的磁感应强度B1的大小和方向。 ⑶偏转磁场的磁感应强度B2的大小。
一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的 初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？
“平行”进入：做匀速直线运动 “垂直”进入：做匀速圆周运动 若带电粒子质量为 m，电荷量为 q，粒子以垂 直于磁场的初速度 v 进入匀强磁场，已知磁场的磁 感应强度为 B。你能根据圆周运动知识推导出带电
粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期吗？
1、你对洛伦兹力有哪些了解？
大小： 方向： f＝qvB 用左手定则判断
不对运动电荷做功：因为 f 始终垂直于 v
2、物体在什么情况下做匀速圆周运动？
合力方向始终垂直于速度方向，大小恒定
Leabharlann Baidu
3、你还记得下列公式吗？
v＝ rω ω＝2π／T 2 v2 4π 2 F＝m r ＝mrω ＝mr T2
一、带电粒子在磁场中的运动 讨论与交流：
思考与交流：
1、如图所示，回旋加速器的两D形 金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁 场中，设匀强磁场的磁感应强度为 B，D形金属盒的半径为R，狭缝间 的距离为d，加速电压为U，若要增 大带电粒子（电荷量为q、质量为m， 不计重力）射出时的动能，则下列 方法哪些可行（ C） D A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小狭缝间的距离 C．增大磁场的磁感应强度 D．增大D形金属盒的半径
二、质谱仪
研究同位素（测荷质比）的装置
结构与原理
加速电场：使带电粒子加速
速度选择器：选择粒子
选出的粒子 v＝E／B1 偏转磁场区：使带电粒子轨迹发生偏转，并被拍照 因偏转半径 r＝mv/qB2 故荷质比为 q/m＝E/B1B2r 发明者：阿斯顿
三、回旋加速器
使带电粒子获得高能量的装置
结构与原理 “回旋”区：两个D形盒子 处于真空、匀强磁场中 加速区：两个D形盒子之间的空隙 空隙间有交变电场 带电粒子每旋转半周到达空隙，即被加速
粒子速度增大，旋转半径也增大，但运转 周期不变 发明者：劳伦斯
本课小结：
一、带电粒子在磁场中的运动 平行磁感线进入：做匀速直线运动 垂直磁感线进入：做匀速圆周运动 mv 半径：R＝ qB 2πm 周期：T＝ qB 二、质谱仪：研究同位素（测荷质比）的装置 由加速电场、速度选择器、偏转磁场组成 三、回旋加速器：使带电粒子获得高能量的装置 由D形盒、高频交变电场等组成
2 2mU m 2qU B B E （1） （2） 1 （3） 2 l q 2 qU m
作业：
1、查阅资料，了解加速器的发展和应用情
况，写一篇科学报告；
2、完成课本P92的练习1~4题； 3、完成下发题卷“第24课时”全部。
2、如图为质谱仪的原理图。电荷量为q，质量为m的带正电 粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场加速后，进入粒 子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁 场，匀强电场的场强为E，方向水平向右。已知带电粒子能 够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场。 该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向 外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后， 最终到达照相底片上的H点。测得G、 H间的距离为 l，重力可忽略不计。 求：⑴粒子从加速电场射出时速度 v的大小。⑵粒子速度选择器中匀强 磁场的磁感应强度B1的大小和方向。 ⑶偏转磁场的磁感应强度B2的大小。
一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的 初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？
“平行”进入：做匀速直线运动 “垂直”进入：做匀速圆周运动 若带电粒子质量为 m，电荷量为 q，粒子以垂 直于磁场的初速度 v 进入匀强磁场，已知磁场的磁 感应强度为 B。你能根据圆周运动知识推导出带电
粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期吗？
1、你对洛伦兹力有哪些了解？
大小： 方向： f＝qvB 用左手定则判断
不对运动电荷做功：因为 f 始终垂直于 v
2、物体在什么情况下做匀速圆周运动？
合力方向始终垂直于速度方向，大小恒定
Leabharlann Baidu
3、你还记得下列公式吗？
v＝ rω ω＝2π／T 2 v2 4π 2 F＝m r ＝mrω ＝mr T2
一、带电粒子在磁场中的运动 讨论与交流：
思考与交流：
1、如图所示，回旋加速器的两D形 金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁 场中，设匀强磁场的磁感应强度为 B，D形金属盒的半径为R，狭缝间 的距离为d，加速电压为U，若要增 大带电粒子（电荷量为q、质量为m， 不计重力）射出时的动能，则下列 方法哪些可行（ C） D A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小狭缝间的距离 C．增大磁场的磁感应强度 D．增大D形金属盒的半径