带电粒子在复合场中运动的应用实例.doc

带电粒子在复合场中运动的应用实例1．速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器。(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，即例1、如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的()A．动能B．质量C．电荷量D．比荷2．质谱仪(1)用途：质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离的仪器。(2)原理：如图所示，离子源A产生质量为m、电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期到达记录它的照相底片D上，测得它在D上的位置到入口处的距离为L，则联立求解得：因此，只要知道q、B、L与U，就可计算出带电粒子的质量m.又因，不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器．例2、一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。3．回旋加速器(1)基本构造：回旋加速器的核心部分是放置在磁场中的两个D形的金属扁盒，其基本组成为：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．(2)工作原理①电场加速qU＝ΔEk.②磁场约束偏转③加速条件：高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同，即。例3、回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（1）粒子的回转周期是多大？（2）高频电极的周期为多大？（3）粒子的最大动能是多大？（4）粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比例4、关于回旋加速器的工作原理，下列说法正确的是：（）A、电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋B、电场和磁场同时用来加速带电粒子C、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由加速电压决定D、同一加速器，对某种确定的粒子，它获得的最大动能由磁感应强度B决定和加速电压决定当堂反馈1、图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是()A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小2、关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动3、如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q，质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是()4、一回旋加速器，可把质子加速到v，使它获得动能EK（1）能把α粒子加速到的速度为?（2）能把α粒子加速到的动能为?（3）加速α粒子的交变电场频率与加速质子的交变电场频率之比为?5、如图所示，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R＝0.50m的绝缘光滑槽轨．槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.50T.有一个质量m＝0.10g，带电量为q＝＋1.6×10－3C的小球在水平轨道上向右运动．若小球恰好能通过最高点，重力加速度g＝10m/s2.试求：(1)小球在最高点所受的洛伦兹力F；(2)小球的初速度v0.6、如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d＝0.10m，a、b间的电场强度为E＝5.0×105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B＝6.0T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场．今有一质量为m＝4.8×10－25kg、电荷量为q＝1.6×10－18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v0＝1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处(图中未画出)．不计板a、b的厚度，求P、Q之间的距离L。7、在绝缘的竖直放置的长塑料管内有一质量为0.1g、带电量q＝4×10－4C的小球，管子处在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中，匀强电场方向水平向右，匀