洛伦兹力与现代技术第六节2012第二课时.ppt

1-75 第六节 洛伦兹力与现代技术 应用六、电视显像管的工作原理 * * 第二课时 高二物理备课组 2012 二、质谱仪 qU= mv2 2 qE=qvB qvB= mv2 r T qvB=mr(2π)2 · · · · · · · · · · · · · · · U q S S1 x P B 例1：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，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，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，则离子的荷质比一定相同 AD 应用一：加速器 + + + + U 问题1：用什么方法可以加速带电微粒？ 答：利用加速电场可以加速带电粒子 qU= mv2 2 问题2：要使一个带正电微粒获得更大的速度（能量）？ 答：采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。 直线加速器 多级直线加速器应具备的条件： 筒间加速 筒内静电屏蔽 ①利用电场加速带电粒子； ②通过多级加速获得高能粒子； ③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件． 加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器 直线加速器占地太大，能不能让它小一点 1932年，美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖． 回旋加速器 （1）回旋加速器的核心部件—— ① 两个D形盒及两个大磁极（ D形盒起静电屏蔽） ② D形盒间的窄缝 ③ 高频交流电 （2）回旋加速器的原理 1、磁场的作用：偏转回旋 2、电场的作用：加速 3、交变电压的作用：保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速。　　　　　　　　f电=f圆周　　　　　　　 交流电一周期内电流方向改变两次 问题1：粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗？ 问题1：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：从出口射出时，粒子的速度v=？ D V=？ U B 解： 当粒子从D形盒出口飞出时， 粒子的运动半径=D形盒的直径 问题2：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：（1）从出口射出时，粒子的动能Ek=？ （2）要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？ D V=？ U B 回旋加速器小结 V0 V1 V2 V3 V4 V5 1、带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次 2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动 3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为 所有各次半径之比为： 4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。 5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一 大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等 应用三：霍尔效应 厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差U，这种现象叫霍尔效应。 例5：截面是矩形的金属导体，放在如图所示的磁场中，当导体中通有图示方向的电流时，导体的上的电势为UM，导体的下表面的电势为UN，则（ ） A、UM UN B、UM UN C、UM = UN D、无法判断 V F=qBv A 应用四：磁流体发电机 磁流体发电机：如图所示，等离子喷入磁场区域，磁场区域中有两块金属板A和B，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板产生电势差U。 A板带什么电？ B板带什么电？ 电流方向？ 课本95页6题 例4：已知，B为磁感应强度，d为两板间距，v为喷射速度 AB间的最大电势差Um=？ 分析： 当qBv=qE时， 离子不在发生偏转， AB板上的电压不在增加。 应用五、电磁流量计 Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd 流量：Q=Sv=πdU/4B 流体为：导电液体 目的：测流量 d · · b a × × × × × × × × × × × × × × × 导电 液体 若管道为其他形状,如矩形呢? 1、要是电子打在A点