带电粒子在电磁场中运动的科技应用
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一、知识清单
1． 速度选择器
（1）速度大小一定v=E/B。如图，若v则洛伦兹力小于电场力，粒子向电场力一侧偏转，反之向洛伦兹力一侧偏转。
（2）方向一定。如图，若速度反向，电场力方向不变，但洛伦兹力方向反向；
（3）与粒子的质量m（重力不计）、电性无关、电量大小q无关。
2． 质谱仪
（1）构造：如图所示，由粒子源、加速电场、匀强磁场和照相底片等构成。
（2）原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝mv2。
根据牛顿第二定律得关系式qvB＝m。
由两式可得出：r＝ ，m＝，＝。
3． 回旋加速器的六个常考问题
（1）电场、磁场各起什么作用？
答：电场使粒子加速，粒子每经过一个周期，被电场加速两次；磁场使粒子偏转。
（2）高频电场的变化周期是多少？
答：电场的变化周期等于粒子在磁场中运动的周期，即T电= ,否则粒子不会始终被加速，因此比荷不同的粒子其加速电场的周期一般不同。
（3）粒子在磁场中的回旋半径有什么关系？
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 若初动能为零，则粒子进入磁场时的动能之比E1:E2:E3:…… En=1:2:3 :……n, 所有各次半径之比R1:R2:R3:…… Rn=：
（4）粒子的最大动能是多少？与加速电压大小有关吗？
答：对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的，都等于D形盒的半径。 ，所以，最大动能 ，与加速电压无关。
（5）粒子在磁场中的运动时间是多少？
答：粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期不变，不因速度变大而变大，带电粒子每经电场加速一次，在磁场中偏转半周。 = ， .
（6）粒子在电场中的运动时间是多少？
答：粒子在电场中的运动连接起来就是匀加速直线运动，加速度a= ,根据速度公式v=at电， 联立可得t电= 。由于粒子在电场中的运动时间远小于在磁场中的运动时间，所以一般不计。
二、例题精讲
4． 如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是( )
A．组成A、B两束的离子都带负电
B．组成A、B两束的离子质量一定不同
C．A束离子的比荷大于B束离子的比荷
D．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
