受场力的带电粒子的实际应用

1、受场力的带电粒子的实际应用、带电粒子在电场、磁场中受力及运动特点的比拟特点电场? 磁场是否有力力的方向做功是否为零在单场中常见的运动模式、应用之一：质谱仪1. 如下图，从离子源放出的离子初速可忽略. 经电压为U的加速电场加速后， 垂直射入一 个有界的磁场磁感强度为 B,然后作匀速圆周运动，落在记录它的照相底片 M上假设测出出入口的距离直径为d，试求出离子的荷质比?2. 如图为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成.假设静电分析器通道的半径为R,均匀辐向电场的场强为 E.磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.问：1为了使位于A处电量为q、质量为m的离子，从静止开始经

2、加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U应为多大？2 离子由P点进入磁分析器后，最终打在乳胶片上的Q点，该点距入射点 P多远？假设有一群离子从静止开始通过该质谱仪后落在同一点Q,那么该群离子有什么共同点？离子的重 力忽略不计二、应用之二：速度选择器3如下图，两板间电势差为 U，磁感应强度为 B, 束电子以初速 V沿中心线射入区间, 恰能做匀速直线运动，那么分析：1导出V与E和B间的关系。2 假设飞入其中的为正电子，仍会做匀速直线运动吗？假设飞入其中的是其他带电粒子呢？3假设把磁场或电场反向，会不会影响带电粒子的运动？4假设把磁场和电场同时反向，会不会影响带电粒子的运动5 假

3、设带电粒子的速度过大，那么粒子往哪边偏？6 假设带电粒子刚好离开上极板的右上端，那么离开时带电粒子的速度为多大？4. 如下图，假设干不同的正离子以不同的速度垂直射入匀强电场和匀强磁场正交的区域里， 结果发现有此离子保持原来的运动方向，未发生偏转，如果让这些不偏转的离子进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出的结论是: A它们的动能一定各不相同C. 它们的质量一定各不相同B它们的电量一定各不相同D它们的荷质比一定各不相同r+5. 电磁流量计广泛应用于测量可导电液体如污水在管中的流量在单位时间内通过管内 横截面的流体的体积，为了简化，假设流量计是如下图的横截面

4、为长方形的一段管道， 其中空局部的长、宽、高分别为图中的a、b、c,流量计的两端与输送流体的管道相连接图中虚线图中流量计的上、下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时， 在管外将流量计上、下两外表分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值，流体的电阻率为 P，不计电流表的内阻，那么可求得流量为：A、I (bR+ p c/a) /BB、I (aR+ p b/a) /B二C、I (aR+p b/c) /BD、I ( R+ p bc/a) /B6.如下图，厚度为H ,宽度为的的导体板放在垂直

5、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。实验说明，当磁场不太强时，电势差为U,电流I和B的关系为U=klB/d，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仑兹力方 向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力到达平衡时， 导体板上、下两侧间就会形成稳定的电V，电量为e,答复下势差，设电流I是由电子的定向运动形成的，电子的平均定向速率为 列问题：1 到达稳定状态时，导体板上侧面A

6、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、下侧面之间的电势差为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k=I/ne，其中n表示导体板单位体积中电子的个数。7.目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理:将一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的选项是A. A板带正电B. 有电流从b经用电器流向aC. 金属板A、B间的电场方向向下D

7、. 等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力应用之三：盘旋加速器8如下图是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的原理图，其核心是两个D型金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接触，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速， 两盒放在匀强磁场中， 磁场方向垂直于盒底面， 离子源置于盒子圆心 附近，假设离子源射出的离子电量为q，质量为m，盒的半径为R，其运动轨迹如下图。1 盒内有无电场？为什么？2离子在盒内做何种运动？3离子的角速度多大？所加交流电的频率应是多大？4离子离开加速器时速度为多大？最大动能是多大？5设两D形盒间电场的电势差为 U，其电场均匀，求加速到上

8、述能量所需的时间6 是否可将R变得非常之大，从而使离子获得非常之大的动能？甲乙在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，假设忽略带电粒子在电场中的加速时间，那么以下 判断中正确的选项是A .高频电源的变化周期应该等于tn tn - 1B. 在 Ek-t 图中应有 t4 t3=t 3 t2=t 2 tlC. 粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D .不同粒子获得的最大动能都相同E. 离子由加速器的中心附近进入加速器F. D形盒中的高频电源电压越大，粒子获得的最大动能越大10. 05天津22分正电子发射计算机

9、断层 PET是分子水平上的人体功能显像的国际领 先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。1 PET在心脏疾病诊疗中，需要将同位素氮13示踪剂经过小型盘旋加速器进行加速。PET所用盘旋加速器示意如图， 其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R,两盒间距为d,在左侧D形盒圆心处放有粒子源 S,匀强磁场的磁感应强度为 B，方向如下图。质子质量 为m,电荷量为q。设质子从粒子源 S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动 的总时间为t其中已略去了质子在加速电场中的运动时间，质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。2

10、试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中盘旋的时间可忽略不计质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响色 X K xxf X高频电洒附：通电导线在磁场中受力一一安培力的实际应用电磁炮，电磁泵11. 05北京20分以下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水 平方向固定，其间安放金属滑块即实验用弹丸。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kl

11、，比例常量k=2.5 X 106T/A。两导轨内侧间距 l=1.5cm，滑块的质量 m=30g，滑块沿导轨滑行 5m后获得的发 射速度v=3.0km/s 此过程视为匀加速运动。1 求发射过程中电源提供的电流强度。2 假设电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，那么发射过程中电源的输出功率和输出电 压各是多大？3假设此滑块射出后随即以速度 v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度12. 在原子反响堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵。某种电磁泵的结构如图 6-1-6所示，把装有液态钠的矩形截面导管导管是环形的，图中只画出其中一局部水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B,方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直。设导管截面高为 a，宽为b，导管有长为I的一局部置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子 向