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课件网) 第一章 磁场对电流的作用 1.4 洛伦兹力的应用 利用带电粒子在磁场中的偏转，由带电粒子的电荷量、轨道半径确定其质量的仪器。在科学研究中常用来分析同位素和测量带电粒子质量。 思考讨论：如何分开电量相同而质量不同的带电粒子？ 1.会分析带电粒子在匀强磁场中的偏转。 2.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。 如图所示，磁场半径为r，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为＋q的粒子，以速度v0沿半径方向射入磁场，从Q点沿半径方向射出磁场，速度方向偏转角度为θ，试求偏转角度θ的大小.（用q、r、B、m、v0表示） 知识点一：利用磁场控制带电粒子运动 提示：由qv0B= 得：R= O' R θ F F 磁场控制带电粒子运动的特点： 只改变带电粒子速度方向，不改变带电粒子速度大小. 2. 磁场控制带电粒子在磁场中运动的基本思路 （1）圆心的确定 圆心位置的确定通常有以下两种基本方法： ①已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图甲所示，P为入射点，M为出射点）. ②已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作连线的中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图乙所示，P为入射点，M为出射点）. (2)半径的确定 (3) 粒子速度偏转角 速度的偏向角等于圆弧所对的圆心角（亦称回旋角）θ，而 θ 等于弦切角 α 的 2 倍（如图所示）。 ①R= ②几何关系可得 (4) 粒子在匀强磁场中运动时间的确定 方法一：由圆心角计算（已知周期 ） t= 方法二：由弧长计算（已知速度 ） = = 思考讨论：如何分开电量相同而质量不同的带电粒子 先用加速电场加速比荷不同的带电粒子，再用匀强电场使带电粒子偏转，从而把它们分开。 U0 L y U d m , q 方案一：利用电场 加速 偏转 思考讨论：如何分开电量相同而质量不同的带电粒子 利用电场 （1）先加速，由 得： （2）再偏转（类平抛运动） 纵向： 横向： U0 L y U d m , q 得： 由粒子的轨迹方程可知，粒子的轨迹与粒子的性质无关，无法分开比荷不同的粒子。 加速 偏转 思考讨论：如何分开电量相同而质量不同的带电粒子 先用加速电场加速比荷不同的带电粒子，再用匀强磁场使带电粒子偏转，从而把它们分开。原理图如图所示： U0 B m , q 方案二：利用电场和磁场 加速 偏转 思考讨论：如何分开电量相同而质量不同的带电粒子 利用电场和磁场 （1）先加速由： 得： （2）再偏转(匀速圆周运动） 得： U0 B m , q 由粒子的轨道半径表达式可知，比荷不同的带电粒子的半径不同，这种方法可以分开比荷不同的粒子。 加速 偏转 1.质谱仪： 利用磁场对带电粒子的偏转，由带电粒子的电荷量、 轨道半径确定其质量的仪器。 2.结构及作用 ： ①电离室：使中性气体电离，产生带电粒子 ②加速电场：使带电粒子获得速度 ④偏转磁场：使不同带电粒子偏转分离 ⑤照相底片：记录不同粒子偏转位置及半径 知识点二：质谱仪 电离室 加速电场 偏转磁场 照相底片 速度选择器 ③粒子速度选择器：以相同速度进入偏转磁场 （1）先加速由： 得： （2）再偏转(匀速圆周运动） 得： 由于粒子的荷质比不同，则做圆周运动的半径也不同，因此打到不同的位置,这样就可把不同比荷的粒子分开来。 (3)作用： ①可测粒子的质量及比荷 ②与已知粒子半径对比可发现未知的元素和同位素 2.质谱仪的工作原理 要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。如何产生极高能量的粒子？ 粒子加速器 粒子加速 还记得必修三中学过的直线加速器吗，他的工 ... ...
