沪科版洛伦兹力与现代科技-课件
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高中物理选修31沪科版课件：5.6洛伦兹力与现代科技
形盒的半径 R。
一
二
做一做
(多选)在回旋加速器中,带电粒子在 D 形盒内经过半个圆周所需的时
间 t 与下列物理量无关的是(
)
A.带电粒子的质量和电荷量
B.带电粒子的速度
C.加速器的磁感应强度
D.带电粒子运动的轨道半径
2
解析:t= =
答案:BD
2π
2
=
π
。
一
二
二、质谱仪
1.作用:用来分析同位素和测量带电粒子的质量。
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍
受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不
子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向。如图中,只让磁场 B 的方向反向,
粒子将向下偏转。
2.电磁流量计
如图所示,一圆形导管直径为 d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的
液体向左流动。
探究一
探究二
原理:导电液体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下纵向偏转,a、
b 间出现电势差。
当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,a、b 间的电势差就保持稳
能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。
2021/11/192021/11/192021/11/192021/11/19
一
二
②电场的作用
洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修
mБайду номын сангаас
(3)回旋加速器所加交变电压的周期等于粒子做匀速圆 周运动的周期 T = 2 m .
qB
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【自主解答】选A.由 r = m 得v ，当r=R时，质子有最大
qB
速度 v m = qBm即RB, 、R越大，vm越大，vm与加速电压无 关，A对、B错.随着质子速度v的增大、质量m会发生变 化，据 T = 2 知m 质子做圆周运动的周期也变化，所
q
R=mv/qB，可见当v相同时，R∝ 所以可以用来区分 同位素，且R越大，比荷就越小，D错误.
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知识点1：回旋加速器 1.(2011·吉林高二检测)用回旋加速器来加速质子， 为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以 采用下列哪几种方法( ) A.将其磁感应强度增大为原来的2倍 B.将其磁感应强度增大为原来的4倍 C.将D形盒的半径增大为原来的2倍 D.将D形盒的半径增大为原来的4倍
qB
加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加 速下去，C错.由上面周期公式知α粒子与质子做圆周 运动的周期不同，故此装置不能用于加速α粒子，D错.
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1.从离子源产生的离子经电场加速后，由小孔进入一 个速度选择器后，再进入磁场，你知道速度选择器的 工作原理吗？
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提示：工作原理：如图所示，带电
粒子所受重力可忽略不计，粒子在
两板间同时受到电场力和洛伦兹力
作用，只有当二力平衡时，粒子才
不发生偏转，沿直线穿过两板间.
(3)回旋加速器所加交变电压的周期等于粒子做匀速圆 周运动的周期 T = 2 m .
qB
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【自主解答】选A.由 r = m 得v ，当r=R时，质子有最大
qB
速度 v m = qBm即RB, 、R越大，vm越大，vm与加速电压无 关，A对、B错.随着质子速度v的增大、质量m会发生变 化，据 T = 2 知m 质子做圆周运动的周期也变化，所
q
R=mv/qB，可见当v相同时，R∝ 所以可以用来区分 同位素，且R越大，比荷就越小，D错误.
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知识点1：回旋加速器 1.(2011·吉林高二检测)用回旋加速器来加速质子， 为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以 采用下列哪几种方法( ) A.将其磁感应强度增大为原来的2倍 B.将其磁感应强度增大为原来的4倍 C.将D形盒的半径增大为原来的2倍 D.将D形盒的半径增大为原来的4倍
qB
加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加 速下去，C错.由上面周期公式知α粒子与质子做圆周 运动的周期不同，故此装置不能用于加速α粒子，D错.
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1.从离子源产生的离子经电场加速后，由小孔进入一 个速度选择器后，再进入磁场，你知道速度选择器的 工作原理吗？
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提示：工作原理：如图所示，带电
粒子所受重力可忽略不计，粒子在
两板间同时受到电场力和洛伦兹力
作用，只有当二力平衡时，粒子才
不发生偏转，沿直线穿过两板间.
海南省华东师范大学第二附属中学乐东黄流中学沪科版高中物理必修二课件：56洛伦兹力与现代科技(共26张PPT)
例与练 在回旋加速器中( AC ) A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B．电场和磁场同时用来加速带电粒子 C．磁场相同的条件下，回旋加速器的半径越大，则带电粒子获得 的动能越大 D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与 交流电压的频率无关
例与练
回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两 个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以使在盒间的窄缝中形成 匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁感应强度为B， 磁场方向垂直于盒底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的离子电荷量为 q，质量为m，离子最大回旋半径为R，其运动轨迹如图所示 问：(1)盒内有无电场？
T 2
v0
A1~A1' 匀加速直线运动 很短
v1
A1'~A2' 匀速圆周运动
T 2
v1
A2'~A2 匀加速直线运动 很短
v2
工作原理：
已知：A0处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，磁场
为B，D形盒的半径为R，加速电压为U 4.交变电压的周期恰好和粒子在磁场中作圆周运动的周期关系？
5.出射粒R子的m最Bv大qm速度为？vm
所示。要增大带电粒子射出的动能，则下列说法中正确的是（ BD ）
A.增大匀强电场间的加速电压
B.增大磁场的磁感应强度B
C.减少狭缝间的距离
D.增大D形金属盒的半径
速度选择器
用途：从速度不同、比荷相同的粒子选出所需要的速度的粒子来。
工作原理：
Bqv
1.粒子通过速度选择器的条件？
qvB = qE
v= E B
R mv Bq
沪科版课件高中物理选修3-15.6洛伦兹力与现代科技
③直线加速器的优缺点 多级加速器也经常叫做直线加速器． 优点：使带电粒子达到很大的速度． 缺点：多级加速器占用的空间范围太大，目前已经建成的 直线加速器有的几公里长，甚至几十公里长，所以在有限的范 围内制造多级加速器会受到很大的限制．
(2)回旋加速器的主要问题分析 ①高频电源的频率 f 电：粒子在匀强磁场中的运转周期 与速率和半径无关，且 T＝2qπBm，尽管粒子运转的速率和半 径不断增大，但粒子每转半周的时间 t＝T2＝πqmB不变．因此， 要使高频电源的周期与粒子运转的周期相等(同步)，才能实 现回旋加速，即高频电源的频率为 f 电＝2qπBm.
离子源产生的离子进入加速电场时的速度很小，可以认
为等于零，则加速后有 qU＝12mv2
所以 v＝
2qU m.
离子在磁场中运动的轨道半径
R＝x2＝mqBv＝qmB
2qU m
所以 m＝q8BU2x2.
(3)由上式可知，电荷量相同，如果质量有微小的差别，就 会打在P处的不同位置处．如果在P处放上底片，就会出现一系 列的谱线，不同的质量就对着一根确定的谱线，叫做质谱线， 能完成这种工作的仪器就称为质谱仪．利用质谱仪对某种元素 进行测量，可以准确地测出各种同位素的原子质量．
1.如右图所示的装置中，设法使某种有机化合物的气态分子导入 容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的离 子．分子离子从狭缝S1，以很小的速度进入电压为U的加速电场 区(初速不计)，加速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ.最后分子离子打在感 光片上，形成垂直于纸面且平行
②正确地分析带电粒子运动情况．要确定：带电粒子做什 么运动？是匀速还是变速？是直线还是曲线？有哪些运动过程？ 最典型的运动状态有平衡状态以及类平抛运动和匀速圆周运动 等；
沪科版课件高中物理选修3-1第5章-5.6
图5－6－7
(1)粒子的速度v为多少？ (2)速度选择器的电压U2为多少？ (3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？ 【审题指导】 (1)在加速电场中，根据动能定理求解 加速后的速度． (2)在速度选择器中，根据粒子受力平衡条件确定U2 (3)在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力确定偏转半 径．
最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能Em＝ q2B2R2
2m .
可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感
应强度B和D形盒的半径R.
1．洛伦兹力永远不做功，磁场的作用是让带电粒子 “转圈圈”，电场的作用是加速带电粒子．
2．两D形盒窄缝所加的是与带电粒子做匀速圆周运动 周期相同的交流电，且粒子每次过窄缝时均为加速电压．
【解析】 (1)扁形盒由金属导体制成，扁形盒可屏蔽 外电场，盒内只有磁场而无电场．
(2)离子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变 大．
(3)离子在电场中运动时间极短，因此高频交流电压频
率要等于离子回旋频率、回旋频率f＝2qπBm，
角速度ω＝2πf＝qmB.
(4)离子最大回旋半径为R，由牛顿第二定律得qvmB＝
(2012·厦门六中高二检测)回旋加速器是用来加 速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是 两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接， 以使在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得 到加速，两盒放在匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向 垂直于盒底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的 离子电荷量为q，质量为m，离子最大回旋半径为R，其运动 轨迹如图5－6－4所示．问：
【规范解答】 (1)设粒子过N点时的 速度为v，有vv0＝cos θ
则v＝2v0 粒子从M点运动到N点的过程，有 qUMN＝12mv2－12mv20 则UMN＝3m2qv20.
(1)粒子的速度v为多少？ (2)速度选择器的电压U2为多少？ (3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？ 【审题指导】 (1)在加速电场中，根据动能定理求解 加速后的速度． (2)在速度选择器中，根据粒子受力平衡条件确定U2 (3)在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力确定偏转半 径．
最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能Em＝ q2B2R2
2m .
可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感
应强度B和D形盒的半径R.
1．洛伦兹力永远不做功，磁场的作用是让带电粒子 “转圈圈”，电场的作用是加速带电粒子．
2．两D形盒窄缝所加的是与带电粒子做匀速圆周运动 周期相同的交流电，且粒子每次过窄缝时均为加速电压．
【解析】 (1)扁形盒由金属导体制成，扁形盒可屏蔽 外电场，盒内只有磁场而无电场．
(2)离子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变 大．
(3)离子在电场中运动时间极短，因此高频交流电压频
率要等于离子回旋频率、回旋频率f＝2qπBm，
角速度ω＝2πf＝qmB.
(4)离子最大回旋半径为R，由牛顿第二定律得qvmB＝
(2012·厦门六中高二检测)回旋加速器是用来加 速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是 两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接， 以使在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得 到加速，两盒放在匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向 垂直于盒底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的 离子电荷量为q，质量为m，离子最大回旋半径为R，其运动 轨迹如图5－6－4所示．问：
【规范解答】 (1)设粒子过N点时的 速度为v，有vv0＝cos θ
则v＝2v0 粒子从M点运动到N点的过程，有 qUMN＝12mv2－12mv20 则UMN＝3m2qv20.
56洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修31 共47页
图5－6－4
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
离子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强 磁场(图中实线框所示)，并沿着半圆周运动到 达照相底片上的P点，测得P点到入口处S1的 距离为x.下列说法中正确的是( ) A．若离子束是同位素，则x越大，离子的质 量越大 B．若离子束是同位素，则x越大，离子的质 量越小
它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,位 于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速 度可以忽略，重力不计),它们在两盒之间被电 场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强 度为B的匀强磁场中．若质子束从回旋加速器 输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效 电流I与R、B、P、f的关系式(忽略质子在电 场中的运动时间，其最大速度远小于光速)．
2Ue1m.
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
【答案】 (1)
2eU1 m
(2)B1d
2eU1 m
1 (3)B2
2U1m )对带电粒子进行正确的受力分析和运动过 程分析；
(2)选取合适的规律，建立方程求解．
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
变式训练 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5－6－4 所示．离子源S可以发出 各种不同的正离子束， 离子从S出来时速度很小， 可以认为是静止的．
U1 加速，由动能定理得
eU1
＝
1 2
mv2
得
v＝
2emU1.
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
(2)在 b 中，正电子受到的电场力和洛伦兹力大 小相等，即 eUd2＝evB1，代入 v 值得 U2＝dB1
2emU1. (3)在 c 中，正电子受洛伦兹力作用而做圆周运 动，回转半径 R＝Bm2ve，代入 v 值得 R＝B12
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
离子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强 磁场(图中实线框所示)，并沿着半圆周运动到 达照相底片上的P点，测得P点到入口处S1的 距离为x.下列说法中正确的是( ) A．若离子束是同位素，则x越大，离子的质 量越大 B．若离子束是同位素，则x越大，离子的质 量越小
它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,位 于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速 度可以忽略，重力不计),它们在两盒之间被电 场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强 度为B的匀强磁场中．若质子束从回旋加速器 输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效 电流I与R、B、P、f的关系式(忽略质子在电 场中的运动时间，其最大速度远小于光速)．
2Ue1m.
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
【答案】 (1)
2eU1 m
(2)B1d
2eU1 m
1 (3)B2
2U1m )对带电粒子进行正确的受力分析和运动过 程分析；
(2)选取合适的规律，建立方程求解．
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
变式训练 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5－6－4 所示．离子源S可以发出 各种不同的正离子束， 离子从S出来时速度很小， 可以认为是静止的．
U1 加速，由动能定理得
eU1
＝
1 2
mv2
得
v＝
2emU1.
栏目 导引
第5章 磁场与回旋加速器
(2)在 b 中，正电子受到的电场力和洛伦兹力大 小相等，即 eUd2＝evB1，代入 v 值得 U2＝dB1
2emU1. (3)在 c 中，正电子受洛伦兹力作用而做圆周运 动，回转半径 R＝Bm2ve，代入 v 值得 R＝B12
洛伦兹力与现代科技ppt课件
1、定义：磁场对运动电荷的作用力.
安培力是洛伦兹力的宏观表现.
2、方向：左手定则.
F⊥V F⊥B
3、大小： F洛=qVBsinθ V⊥B，F洛=qVB。
V∥B，F洛= 0。
4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向;
洛伦兹力对运动电荷不做功.
物理选修3-1（沪科版）5.6
洛伦兹力与现代科技
磁场中的带电粒子一般可分为两类：
直，并垂直于图中纸面向里。
（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。
（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明：直线OP与离子入射方向
之间的夹角θ跟t的关系是θ=qBt/2m
解:（1）找圆心O′—— 连接OP，作垂直平分线交OS于O′
画轨迹 —— 半圆
∴OS=2R= 2 mv/qB
向心力的方向 始终和速度方向垂直。向心力只改变 速度的方向， 向心力不改变 速度的大小 。
理论探究
v
+
F
洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒 子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子 做功。
由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不 改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到 了向心力的作用。
定半径R—— qvB=mv2/R R=mv/qB
(2)如何求tOP？ ∠OO′P=2 θ T=2 πm/qB ∴ θ=q B t / 2 m
t/T= θ/2π t/T= 2 θ/2π t= 2 θT/2π=2mθ/qB
或 ∠OO′P= 2 θ=SOP/R
O vB
θ
f 2 θ •P
O′
2 θ=SOP/R=vt/R= q B t / m ∴ θ=q B t / 2 m
例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂 直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？
安培力是洛伦兹力的宏观表现.
2、方向：左手定则.
F⊥V F⊥B
3、大小： F洛=qVBsinθ V⊥B，F洛=qVB。
V∥B，F洛= 0。
4、特点：洛伦兹力只改变速度的方向;
洛伦兹力对运动电荷不做功.
物理选修3-1（沪科版）5.6
洛伦兹力与现代科技
磁场中的带电粒子一般可分为两类：
直，并垂直于图中纸面向里。
（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。
（2）如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明：直线OP与离子入射方向
之间的夹角θ跟t的关系是θ=qBt/2m
解:（1）找圆心O′—— 连接OP，作垂直平分线交OS于O′
画轨迹 —— 半圆
∴OS=2R= 2 mv/qB
向心力的方向 始终和速度方向垂直。向心力只改变 速度的方向， 向心力不改变 速度的大小 。
理论探究
v
+
F
洛伦兹力总与速度方向垂直，不改变带电粒 子的速度大小，所以洛伦兹力不对带电粒子 做功。
由于粒子速度的大小不变，所以洛伦兹力大小也不 改变，加之洛伦兹力总与速度方向垂直，正好起到 了向心力的作用。
定半径R—— qvB=mv2/R R=mv/qB
(2)如何求tOP？ ∠OO′P=2 θ T=2 πm/qB ∴ θ=q B t / 2 m
t/T= θ/2π t/T= 2 θ/2π t= 2 θT/2π=2mθ/qB
或 ∠OO′P= 2 θ=SOP/R
O vB
θ
f 2 θ •P
O′
2 θ=SOP/R=vt/R= q B t / m ∴ θ=q B t / 2 m
例 1、匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂 直于磁场方向运动，哪个电子先回到原来的出发点？
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You made my day!
我们，还在路上……
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析
1．圆心的确定方法：两线定一点
O
(1)圆心一定在垂直于速度的直线上．
如图甲所示，已知入射点P(或出射点M)
的速度方向，可通过入射点和出射点作速
度的垂线，两条直线的交点就是圆心．
O
(2)圆心一定在弦的中垂线上． 如图乙所示，作P、M连线的中垂线， 与其中一个速度的垂线的交点为圆心．
3.(带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题)如图所示，平面
直角坐标系的第Ⅰ象限内有一匀强磁场垂
直于纸面向里，磁感应强度为 B.一质量为
m、电荷量为 q 的粒子以速度 v 从 O 点沿
着与 y 轴夹角为 30°的方向进入磁场，运动
到 A 点(图中未画出)时速度方向与 x 轴的正
方向相同，不计粒子的重力，则
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二、对质谱仪原理的理解
例2 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电 粒子被加速电场加速后，进入速度选择器． 速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应 强度和匀强电场的场强分别为B和E.平板S上 有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的 胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀
质量 质量
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一、回旋加速器
1．回旋加速器主要由哪几部分组成？ 回旋加速器中磁场和电场分别起什么作 用？ 答案 两个D形盒 磁场的作用是使 带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒
子加速．
2．对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？
高中物理·选修3-1·沪科版
第5章 磁场与回旋加速器
学案5 洛伦兹力与现代科技
1 了解回旋加速器的构造及工作原理，并会应用其原 理解决相关问题.
2 了解质谱仪的构造及工作原理.
3 会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题．
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
一、回旋加速器 1.电场 2.交变电场 垂直 匀速圆周 半个周期 二、质谱仪 1.同位素 带电粒子质量 2.电场 速度选择器 洛伦兹力 匀速圆周
[延伸思考] 为什么带电粒子加速后的最大动能与加速电压无关呢？
答案 加速电压高时，粒子在加速器中旋转的圈数较少，而加速电压低时,粒子在 加速器中旋转的圈数较多,最终粒子离开加速器时的速度与加速电压无关.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
二、质谱仪
1.如图所示，是速度选择器的原理图.带正电 的粒子以速度 v 从左端进入两极板间，不 计粒子的重力.要使粒子匀速通过该区域， 粒子的速度应满足什么条件？
项错；粒子做圆周运动的半径 r＝mqBv，周期 T＝2qπBm，从 O 点到 A
点速度的偏向角为 60°，即运动了16T，所以由几何知识求得点 A
与
x
轴的距离为 mv ，粒子由 2qB
O
到
A
经历时间
t＝3πqmB，B、C
两
项正确.
答案 BC
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
•
答案 交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期. 当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即 rm＝mBvqm，再由动能定理得： Ekm＝q22Bm2r2m，所以要提高带电粒子获得的最大动能，应尽可能增大磁感应强度
B 和 D 形盒的半径 rm.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
(1)粒子在盒内做何种运动；
解析 (1)带电粒子在盒内做匀速圆 周运动，每次加速之后半径变大．
(2)所加交变电流频率及粒子角速度；方法点拨 回旋加速器中粒子每旋转
(3)粒子离开加速器时的最大速度及
一周被加速两次，粒子射出时的最大 速度(动能)由磁感应强度和D形盒的
最大动能．
半径决定，与加速电压无关.
强磁场．下列表述正确的是 ( ABC )
A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P， 粒子的比荷越小
qvB qE
qvB＝Eq,得：v=E/B
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021 11:40:16 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/42021/3/42021/3/4M ar-214- Mar-21
答案 粒子受电场力和洛伦兹力作用，电场力的方向向下，洛伦兹 力的方向向上.当 qE＝qvB，即 v＝EB时粒子做匀速直线运动.
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2.阅读教材，总结质谱仪的构造和各部分的作用，并简述质谱仪的 工作原理.
答案 质谱仪主要由以下几部分组成：离子源、加速电场 U1、速度 选择器(U2，B1)、偏转磁场 B2 及照相底片. 工作原理：在加速电场中被加速：qU1＝12mv2 在速度选择器中匀速通过：qUd2＝qvB1 在偏转磁场中做圆周运动：r＝qmBv2 由此可求得离子的质量：m＝q2BU22r12 通过前两式也可求得离子的比荷：mq ＝ 2BU21d222U1.
[要点提炼] 1.洛伦兹力永远不做功，磁场的作用是让带电粒子“转圈圈”，电场的
作用是加速带电粒子.
2.两 D 形盒窄缝所加的是与带电粒子做匀速圆周运动周期相同的交流 电，且粒子每次过窄缝时均为加速电压.
3.带电粒子获得的最大动能 Ekm＝q22Bm2r2，决定于 D 形盒的半径 r 和磁感 应强度 B.
()
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解析 由动能定理 qU＝12mv2.离子进入磁场后将在洛伦兹力的 作用下发生偏转，由圆周运动的知识，有：x＝2r＝2qmBv，故 x ＝B2 2mqU，分析四个选项，A、D 正确，B、C 错误. 答案 AD
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θr
O
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1．(对回旋加速器原理的理解)在回旋加
速器中 ( AC )
A．电场用来加速带电粒子，磁场则使 带电粒子回旋 B．电场和磁场同时用来加速带电粒子 C．磁场相同的条件下，回旋加速器的 半径越大，则带电粒子获得的动能越大 D．同一带电粒子获得的最大动能只与 交流电压的大小有关，而与交流电压的 频率无关
F洛永不做功
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2.(对质谱仪原理的理解)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 产生的各 种不同正离子束(速度可看为零)，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，设离子在 P 上的位 置到入口处 S1 的距离为 x，可以判断 A.若离子束是同位素，则 x 越大，离子质量越大 B.若离子束是同位素，则 x 越大，离子质量越小 C.只要 x 相同，则离子质量一定相同 D.只要 x 相同，则离子的比荷一定相同
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
三、带电粒子在匀强磁场中的匀 速圆周运动问题
例3 如图所示，一束电荷量为e的电子 以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边 界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中， 穿出磁场时速度方向和原来射入方向的 夹角为θ＝60°，求电子的质量和穿越 磁场的时间．
已知：v，可用t=l/v求时间
tl
r
π 3
2
3πd
v v 9v
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/42021/3/4Marc h 4, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/4
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2．半径的确定
半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要做好辅助线，由圆 的半径和其他几何边构成直角三角形．
3．粒子在磁场中运动时间的确定
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一、对回旋加速器原理的理解
例1 回旋加速器是用来加速一群带电粒 子使它们获得很大动能的仪器，其核心 部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和 一高频交流电源两极相接，以便在盒内 的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿 过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应 强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直 于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近， 若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量 为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：