(
课件网) 5.6 洛伦兹力与现代科技 在现代物理学实验中，人们要用能量很高的带电粒子去轰击各种原子核，观察它们的变化情况，怎样才能在实验室产生大量高能量的带电粒子呢？这就要用一种新的实验设备———加速器．加速器的种类很多，回旋加速器就是 其中的一种，回旋加速器的原理是怎样的？ 1．要点剖析 (1)主要构造：如右图所示．①带电粒子注入器；②加速电场(U)；③速度选择器(E、B1)；④偏转磁场(B2)；⑤照相底片． (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． 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，现已成了一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具． 2．思维拓展 (1)带电粒子在复合场中运动的解题方法 带电粒子在复合场中运动是指在电场、磁场和重力场并存的空间中运动．此类题型综合性强、难度大，求解时关键要注意从如下几方面去把握： ①正确地分析带电粒子的受力情况．判断带电粒子受重力作用能否忽略不计(一般带电物体、小球、微粒、液滴等所受重力均不能忽略)，电场力和洛伦兹力的大小和方向怎样．这些问题必须根据题意以及各场力的特征作出全面、正确的分析； 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； ③善于从功和能的角度分析问题．洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，所以f不做功；重力和电场力做功与路径无关，做正功势能减少，做负功势能增大； ④准确从动量和电荷量切入问题．对于两个相互作用的带电粒子或系统，注意运用动量守恒和电荷量守恒的思想切入问题．对此类问题的切入方法不对，必然导致解题的错误； ⑤灵活地运用力学规律求解问题．在全面、正确的分析基础上，画好必要的受力图和运动轨迹图，再根据带电粒子的运动状态和过程，灵活地运用各种力学规律：如平衡条件、牛顿定律、动量守恒定律、功能关系等． (2)关于磁流体发电机 ①等离子体：即高温下电离的气体，含 有大量的带正电荷和负电荷的微粒，而从整 体来说呈中性． 通常状态下的空气呈电中性，对外不显 电性，但在高温下的气体(如雷雨放电、电弧焊、高压放电等条件下)被电离成正负离子，从而使原本呈电中性的空气成为包含正离子、负离子和空气分子的导电气体，处于这种状态的气体称为等离子体．自然界中的闪电通道、电弧焊的放电通道等都是等离子体．如上图所示中匀强磁场的磁感应强度为B. ②磁流体发电机的原理：如上图所示，垂直进入匀强磁场的等离子体，因只受洛伦兹力的作用而使粒子发生偏转．据左手定则可知：正粒子打在A板上；负粒子打在B板上，从而在AB之间形成电场，且电场越来越强，直到粒子所受的电场力与洛伦兹力相等为止．此时，发电机内部就形成了正交的电、磁场，其中的粒子就做匀速直线运动，即相当于速度选择器． 3．易误警示 (1)速度选择器两极板间距离极小，粒子稍有偏转，即打到极板上． (2)速度选择器对正、负电荷均适用． (3)速度选择器中的E、B1的方向具有确定的关系，仅改变其中一个方向，就不能对速度做出选择． 1．要点剖析 (1)主要构造 如右图所示：①粒子源；②两个D形金属盒；③匀强磁场；④高频电源；⑤粒子引出装置；⑥真空容器(图中未标出)． (2)工作原理 如下图所示，从位于两D形盒的缝隙中央处的粒子源放射出的带电粒子，经两D形盒间的电场加 ... ...
