北京高考丨磁场丨速度选择器

速度选择器的原理  

速度选择器是带电粒子在复合场中运动的一个典型的模型，它也是质谱仪的一部分，质谱仪是由粒子源、加速场、速度选择器和偏转场这四部分构成。

当一个带电粒子从粒子源飘出，经过加速场获得一定的速度，然后沿着中线进入速度选择器，在速度选择器中存在电场和磁场，相互垂直的电场和磁场，当粒子进入速度选择器时，

如果它受力平衡，即受到的电场力和洛伦兹力相等时，做匀速直线运动，如果它受力不平衡，将会发生偏转打到极板上。

当粒子在速度选择器中做匀速直线运动时，受力平衡，他受到的洛伦兹力和电场力平衡，即Bqv=qE，

得到速度 v=E/B，可以通过调节E和B的大小来调节速度的大小，速度v=E/B 只与场有关，是与q无关的。

只有v=E/B这个速度的粒子能够沿直线通过速度选择器。

如果速度比它大，洛伦兹力大于电场力，就会发生偏转，不会作直线运动；

如果速度小的话，洛伦兹力小于电场力，他仍然不能受力平衡，还会发生偏转；

所以只有v=E/B这个速度的粒子能够沿直线穿过。

   通过的速度与q无关   

只有速度 v=E/B的粒子能够通过速度选择器，速度v=E/B是与q无关的（与q的电量和电性都没关系），

如果粒子原来是一个正电荷，把它换成一个负电荷，速度大小不变，仍然是可以直线通过的，因为他受到的洛伦兹力和电场力的方向都发生改变，仍然是受力平衡的。

如果把电量变为原来的2倍，洛伦兹力变为原来的二倍，电场力也变为原来的二倍，但仍然是受力平衡的，所以速度v=E/B与q的电性和电量没有关系。

 v=E/B虽然与电荷q无关，但是它与速度的方向有关，

   反向进入能不能通过？  

如果粒子从左到右能够穿过速度选择器，让它从右到左运动就不能够穿过速度选择器，通过受力分析就可以得到，如果速度方向发生改变，它受到的洛伦兹力和电场力方向向同一个方向，粒子将不会受力平衡，会发生偏转。

这个运动既不是类平抛运动，也不是圆周运动，而是一个相对复杂的一个曲线运动。

如果粒子不能直线运动，穿过速度选择器时发生了偏转，要会分析在粒子复合场中的能量转化的问题，

因为粒子只受到洛伦兹力和电场力两个力作用，其中洛伦兹力始终垂直于速度方向是不做功的，

在粒子打到极板的过程当中，只有电场力做功，有动能定理可以求出达到极板的速度。

速度选择器是一个相对比较简单的模型，粒子做匀速直线运动时受力平衡，速度 v=E/B与q的电量和电性无关，

可以通过控制磁场和电场的强度来控制通过速度选择器速度的大小，所以速度是可以选择的，称为速度选择器。

今天我们的分享就到这里，谢谢大家，咱们明天继续。