复习洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中洛伦兹力的概念：运动电荷在磁场中受到的作用力。受到的作用力。 通电导线在磁场中所受到的安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现。洛伦兹力的方向由左手定则判定洛伦兹力的方向由左手定则判定 1 1、正电荷的运动方向与电流方向相同，负电荷运动方向与电流方向相反。 2、洛伦兹力垂直于与所在的平面洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小 1.当电荷运动方向与磁场方向垂直（vB）时，f=qvB. 2.当电荷的运动方向与磁场方向平行（v/B)时，电荷不受洛伦兹力.洛伦兹力对运动电荷不做功洛伦兹力对运动电荷不做功区分带电粒子在电场和在磁场中受力区分带电粒子在电场和在磁场中受力情况不同情况不同 带电粒子置于电场中必受电场力，与运动状态无关，但在磁场中洛伦兹力的大小和方向与运动状态有关洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪洛伦兹力演示仪 观察与思考观察与思考观察与思考观察与思考 1 1、未加磁场时、未加磁场时、未加磁场时、未加磁场时, ,电子束的径迹是怎样的电子束的径迹是怎样的电子束的径迹是怎样的电子束的径迹是怎样的? ?2 2、加上匀强磁场时、加上匀强磁场时、加上匀强磁场时、加上匀强磁场时, ,令电子束垂直地射令电子束垂直地射令电子束垂直地射令电子束垂直地射入磁场入磁场入磁场入磁场, ,其径迹又是怎样的其径迹又是怎样的其径迹又是怎样的其径迹又是怎样的? ?演示演示演示演示2 2洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）【讨论与交流讨论与交流讨论与交流讨论与交流】1 1、什么条件下、什么条件下、什么条件下、什么条件下, ,电子在匀强磁场中的径迹为直线、圆电子在匀强磁场中的径迹为直线、圆电子在匀强磁场中的径迹为直线、圆电子在匀强磁场中的径迹为直线、圆? ?2 2、与同学讨论、与同学讨论、与同学讨论、与同学讨论, ,导出质量为导出质量为导出质量为导出质量为mm、电荷量为、电荷量为、电荷量为、电荷量为q q的带电粒子的带电粒子的带电粒子的带电粒子在匀强磁场在匀强磁场在匀强磁场在匀强磁场B B中做匀速圆周运动的轨道半径中做匀速圆周运动的轨道半径中做匀速圆周运动的轨道半径中做匀速圆周运动的轨道半径r r和周期和周期和周期和周期T T的的的的公式公式公式公式: :在匀强磁场中洛伦兹力提供粒子做在匀强磁场中洛伦兹力提供粒子做在匀强磁场中洛伦兹力提供粒子做在匀强磁场中洛伦兹力提供粒子做圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动的向心力的向心力的向心力的向心力: : 即即即即:f=:f=qvBqvB=mv=mv22/r /r 故得故得故得故得:r=:r=mv/qBmv/qB又有又有又有又有: :3 3、当带电粒子与磁场成一定角度射入、当带电粒子与磁场成一定角度射入、当带电粒子与磁场成一定角度射入、当带电粒子与磁场成一定角度射入, ,粒子在磁场里做什粒子在磁场里做什粒子在磁场里做什粒子在磁场里做什么运动么运动么运动么运动? ?（一）、速度选择器（一）、速度选择器（一）、速度选择器（一）、速度选择器 、原理示意图、原理示意图、原理示意图、原理示意图 、原理：、原理：、原理：、原理：3 3、学生讨论、学生讨论、学生讨论、学生讨论 若带电粒子带负电，会不会若带电粒子带负电，会不会若带电粒子带负电，会不会若带电粒子带负电，会不会影响速度选择器对速度的选影响速度选择器对速度的选影响速度选择器对速度的选影响速度选择器对速度的选择？择？择？择？ 若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对速度的选择？速度的选择？速度的选择？速度的选择？ 若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对速度的速度的速度的速度的 洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）（二）、荷质比的测定、质谱仪（二）、荷质比的测定、质谱仪（二）、荷质比的测定、质谱仪（二）、荷质比的测定、质谱仪1. 1.荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带电粒子的基本参量。电粒子的基本参量。电粒子的基本参量。电粒子的基本参量。 2. 2.测定荷质比的装置：测定荷质比的装置：测定荷质比的装置：测定荷质比的装置： A A：电离室电离室电离室电离室: :S S1 1SS2 2：加速电场加速电场加速电场加速电场 S S2 2SS3 3：速度选择器速度选择器速度选择器速度选择器B B：匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场 D D：照相底片照相底片照相底片照相底片 3. 3.电子就是通过测定荷质比而被发现的。电子就是通过测定荷质比而被发现的。电子就是通过测定荷质比而被发现的。电子就是通过测定荷质比而被发现的。 4. 4.测定荷质比的装置测定荷质比的装置测定荷质比的装置测定荷质比的装置质谱仪（最质谱仪（最质谱仪（最质谱仪（最初由汤姆生发现的）。初由汤姆生发现的）。初由汤姆生发现的）。初由汤姆生发现的）。5. 5.质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质量有微小差别，由公式量有微小差别，由公式量有微小差别，由公式量有微小差别，由公式q/mq/m=E/B=E/B1 1B B2 2r r，它们进入磁场后将，它们进入磁场后将，它们进入磁场后将，它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不同位置，沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不同位置，沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不同位置，沿不同的半径做圆周运动，打在照相底片的不同位置，在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱在底片上形成若干谱线条的细条，叫质谱线。得用质谱线可以准确地测出各种同位素的原子量。线可以准确地测出各种同位素的原子量。线可以准确地测出各种同位素的原子量。线可以准确地测出各种同位素的原子量。洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）思考思考思考思考: :质子和质子和质子和质子和粒子以相同的动能垂直进入同一磁粒子以相同的动能垂直进入同一磁粒子以相同的动能垂直进入同一磁粒子以相同的动能垂直进入同一磁场场场场, ,它们能分开吗它们能分开吗它们能分开吗它们能分开吗? ?回旋加速器是原子核物理学中获得高速粒子的一种装置。这种装置结构虽然很复杂，但其基本原理就是利用上面提到的那个回旋共振频率与速率无关的性质。 如图，回旋加速器的核心部分为D形盒，它的形状有如扁圆的金属盒沿直径剖开的两半，每半个都象字母D的形状。两D形盒之间留有窄缝，中心附近放置离子源（如质子、氘核或粒子源等）。在两D形盒间接上交流电源（其频率的数量级为106周/秒），于是在缝隙里形成一个交变电场。由于电屏蔽效应，在每个D形盒的内部电场很弱。D形盒装在一个大的真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，这磁场的方向垂直于D形盒的底面。离子的运动情况如图: 洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）( (三三三三) )、回旋加速器、回旋加速器、回旋加速器、回旋加速器洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）【讨论与交流讨论与交流讨论与交流讨论与交流】1 1、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时, ,如果速率如果速率如果速率如果速率v v增大引起半径增大引起半径增大引起半径增大引起半径r r增大增大增大增大, ,其运动周期其运动周期其运动周期其运动周期T T是否变化是否变化是否变化是否变化? ?2 2、为了使带电粒子每次经过两、为了使带电粒子每次经过两、为了使带电粒子每次经过两、为了使带电粒子每次经过两DD形盒的间隙时形盒的间隙时形盒的间隙时形盒的间隙时, ,恰能受到恰能受到恰能受到恰能受到电场力作用且被加速电场力作用且被加速电场力作用且被加速电场力作用且被加速, ,高频电源的频率应符合什么条件高频电源的频率应符合什么条件高频电源的频率应符合什么条件高频电源的频率应符合什么条件? ?3 3设回旋加速器设回旋加速器设回旋加速器设回旋加速器DD形盒的半径为形盒的半径为形盒的半径为形盒的半径为R,R,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B,B,则该回旋加速器最多可以将质量为则该回旋加速器最多可以将质量为则该回旋加速器最多可以将质量为则该回旋加速器最多可以将质量为mm、电荷量为、电荷量为、电荷量为、电荷量为q q的带的带的带的带电粒子加速到多大的速度电粒子加速到多大的速度电粒子加速到多大的速度电粒子加速到多大的速度? ?练习练习:一半径为一半径为R的半的半圆形光滑绝缘滑轨置圆形光滑绝缘滑轨置于垂直向里的匀强磁于垂直向里的匀强磁场场B中一带电量中一带电量+q，质量，质量m的小球在的小球在A点点无初速释放，沿滑轨无初速释放，沿滑轨运动在运动过程中，运动在运动过程中，小球在最低点时对滑小球在最低点时对滑轨的压力为：轨的压力为：（设整（设整个运动过程小球不离个运动过程小球不离开轨道）开轨道）作业作业作业作业: :课本课本课本课本P P9293 9293 1 1、2 2、3 3P P9595 第第第第 5 5题题题题洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）洛伦兹力的应用（带电粒子在磁场中的运动）