专题:洛伦兹力在现代科技中的应用学习重点:弄清各种实际应用的工作原理
一、速度选择器:H—I—I—I—I—I—H1、构造:正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器
平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来
2、原理:带电粒子必须以唯一确定的速度(包括大小、方向)才能匀速(或者说沿直线)通E过速度选择器
这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出:qvB=Eq,v=E,否B则将发生偏转
若速度小于这一速度,电场力将大于洛伦兹力,带电粒子向电场力方向偏转,电场力做正功,动能将增大;若大于这一速度,将向洛伦兹力方向偏转,电场力将做负功,动能将减小
3、特点:(1)只选择速度,不选择粒子(质量、电量、电性);(2)速度选择器中的 E、B 的方向不仅互相垂直,而且还具有确定的关系,必须保证电场力和洛伦兹力等大反向;(3)速度选择器不能反向使用,即粒子只能沿一个确定的方向通过,在本图中,速度方向必须向右,而沿相反的方向,即使速度相同也不能通过•【例 1】某带电粒子从图中速度选择器左端由中点 0 以速度 v0向右射去,从右端中心 Q 下方的 b 点以速度 V]射出;若增大磁感应强度B,该粒子将打到 a 点上方的 c 点,且有 ac=ab,则该粒子带—电;第二次射出时的速度为—
解:B 增大后向上偏,说明洛伦兹力向上,所以为带正电
由于洛伦兹力总不做功,所以两次都是只有电场力做功,第一次为正功,第二次为负功,但功的绝对值相同
1111mv2一 mv2=mv2一 mv2,X X XXXXXXXXXXXXXX【例 2】如图所示,一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度V0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区,场区的宽度均为厶偏转角度均为 a,求 E:BEqL解析:分别利用带电粒子的偏角公式•在电场中偏转:tana=和,在Ev 磁场中偏转:sina=