(
课件网) §1.4 洛伦兹力的应用 知识导学 带电粒子在匀强磁场中的运动 核心内容： 运动性质 运动分析 圆心和半径的确定 应用：质谱仪、回旋加速器 洛伦兹力的特点： 2、洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小. 3、洛伦兹力对电荷永不做功. 1、F⊥V,又F⊥B, 即垂直于V 和B 所组成的平面，但B不一定垂直V. V v1 v2 V B B F + F + 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 1、带电粒子V//B射入匀强磁场 F=0 以初速度v0做匀速直线运动 2、带电粒子V⊥B，洛伦兹力F最大 且F⊥v F=qVB 洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小。 粒子做速率为V0匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 半径 周期 圆周运动的周期公式 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 理解：速度沿轨迹某点处的切线方向，和半径垂直，故两条切线的垂线(半径)的交点就是圆心 “找圆心、求半径、定时间” 方法 确定圆心的方法：两线定一 “心” 圆心一定在速度的垂线上： 已知入射点P和出射点M的速度方向时，分别过P、M作速度的垂线，两条垂线的交点即为圆心。 理解：根据圆的对称性，这两条线的交点就是圆心 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 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。 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） (4)圆心角与偏向角、弦切角的关系 ①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度 方向之间的夹角 θ 叫作速度偏向角，偏向角等于圆弧 PQ对应的圆心角α，即α＝φ，如图所示。 ②圆弧PQ所对应圆心角 θ 等于弦PQ与切线的夹 角(弦切角)的2倍，即 θ＝2φ，如图所示。 φ r为圆形磁场半径 R为轨道半径 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动（V⊥B） 1.定圆心 2.求半径 3.求磁感应强度B 质谱仪 (1)精密测量带电粒子电荷量与质量之比（比荷）的仪器 (2)原理： 加速电场： 偏转磁场： 比荷： 质谱仪 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 S1—S2 S3 匀速直线： S2—S3 速度选择器： 质谱仪 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 带电粒子在速度选择器中所受电场力和洛伦兹力平衡，粒子沿直线运动，有qE＝qvB1。 通过改变E和B1的大小，就可以控制进入磁场偏转区域的粒子速度大小。 S2—S3 解决办法： 采用多次加速的方法 问题1： 如何加速带电粒子？ 让粒子通过加速电场，可对粒子加速。 q U 问题2： 如何使粒子获得较大速度？ 直线加速器（分级加速） 优点：各级电压独立，低压分级加速。 缺点：级数太多，占用空间太大。 高压加速 容易使周围的空气电离变成导体，击穿电极板 技术上无法产生过高电压 回旋加速器 运动性质 运动分析 定圆心找半径 应用 SLAC国家加速器实验室位于美国西海岸旧金山湾区南部的门洛帕克，占地约426英亩，成立于1962年，原名“斯坦福直线加速器中心（Stanford Linear Accelerator Center）”，2008年10月改名为SLAC国家加速器实验室。 SLAC隶属美国能源部，具体有斯坦福大学负责运行管理。 目前已经建成的直线加速器有几千米甚至几十千米长 ... ...
