高中物理专题知识及典型习题1磁场与现代科技

1、第15课时 磁场与现代科技（2）1、 霍尔效应： 如图所示，厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系 式中的比例系数K称为霍尔系数。 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛仓兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两面之间就会形成稳定的电势差。 设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定

2、向速度为v，电量为e。回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_下侧面的电势（填高于、低于 或等于） （2）电子所受的洛仑兹力的大小为_。（3）当导体板上下两面之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_。（4）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为，其中n代表导体板 单位体积中电子的个数。 小 结： 材料导电的粒子种类（+q、-q） 左手定则判定粒子偏转方向 判断电势高低。2、 直线加速器： 1、动能定理：；要使v增大，则U要很高，受到限制。 2、多级加速：；装置要很长。3、 回旋加速器：（1932年，美国，劳伦斯） 1、加速器：产生高能量的带电粒子的装置（有直线加速器

3、和回旋加速器） 回旋加速器：是一种能在较小空间范围内，让粒子被电场多次加速而获得高能量的一 种加速器 2、原理： A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v0垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达A1时，在A1 A1/处造成向上的电场，粒子被加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以v1在磁场中匀速转动半个周期，到达A2/时，在A2/ A2处造成向下的电场，粒子又一次被加速，速率由v1增加到v2，如此继续下去，每当粒子经过A A/的交界面时都是它被加速，从而速度不断地增加。带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为，为达到不断加速的目的，只要在A A/上加上周期也为T的交变电压就可以了。即

4、T电=。 加速一次：； 最大动能：； 3、 结构： 两个D形金属盒，中间有一狭缝，中心附近有粒子源，置于真空中，放在两个巨大 电磁铁两极间，磁场B与盒垂直，；三、课堂练习：CDEFUCDBI1、利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。 如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的 工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD， 下列说法中正确的是（ ） A电势差UCD仅与材料有关 B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD0 C仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大 D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平2、如图所示

5、，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强 磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U。 已知自由电子的电量为e。下列说法中正确的是（ ） AM板比N板电势高 B导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C导体中自由电子定向移动的速度为v=U/Bd D导体单位体积内的自由电子数为BI/eUb3、一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R，垂直 D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，接在D形盒上的 高频电源频率为f。下列说法正确的是 （ ） A质子被加速后的最大速度不可能超过2fR B质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无

6、关 C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子4、回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属 扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间窄缝中形成匀强电场，使粒子 每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场B中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于 盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为， 其运动轨迹如图，问：（1）盒内有无电场？ （2）粒子在盒内做何种运动？ （3）所加交流电频率应是多大，粒子角速度为多大？ （4）粒子离开加速器时速度为多大，最大动能为多少？ （5）设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其 电场均匀，求加速到上述能量所需时间。第15课时 磁场与现代科技（2）参考答案1、 霍尔效应： （1）低于； （2）evB; （3）eU/h; （4）； ； ； ；课堂练习： 1、BC； 2、