带电粒子在复合场中运动的实际应用典例内容全

带电粒子在复合场中运动的实际应用典例内容全思考问题1:V+q一电量为q得带正电得粒子以速度v射入匀强电场和匀强磁场相互正交得场区中,电场强度为E,磁感应强度为B,该带电粒子可能做什么样得运动？(重力不计)一、速度选择器【例1】某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去,从右端中心a下方得b点以速度v1射出;若增大磁感应强度B,该粒子将打到a点上方得c点,且ac=ab,则该粒子带___电;第二次射出时得速度为_________、若要使粒子从a点射出,则B=

、正E/V0B

ca

b如图所示,一束正离子垂直射入正交得匀强磁场和匀强电场区域,结果发现有些离子仍保持原来得运动方向,未发生任何偏转、如果让这些不偏转得离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分成几束,对这些进入另一磁场得离子,可得出结论()A、她们得动能一定各不相同B、她们得电荷量一定各不相同C、她们得质量一定各不相同D、她们得电荷量与质量之比一定各不相同训练1:D二、质谱仪构造:主要由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏

等组成、如图所示:①带电粒子注入器;②加速电场(U);③速度选择器(B1、E);④偏转磁场(B2);⑤照相底片。作用:测定带电粒子得质量和分析同位素、【例2】质谱仪由静电加速器、速度选择器、偏转磁场和显示屏等组成、带电粒子从容器下方得小孔进入加速电场,其初速度几乎为零、若带电粒子最后打在照相底片得P点,现测得P到入口S得距离为x,已知B1,B2,E,求该带电粒子得比荷(U未知)PS答案:思考问题2:一束等离子体(由等量得+q和-q组成)以恒定速度v射入平行板电容器中,极板原来不带电,板间距为d,中间存在垂直纸面向里得匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子将会如何运动？稳定时上下两板得电势差为多大？(重力不计,设发生偏转得离子都打在了极板上)+q

-q

VU=Bdv+q

-q

其等离子气体喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上,在两极板上产生电势差、设等离子气体得电阻率为

,则电源得内阻为:三、磁流体发电机原理:推理:设A、B平行金属板得面积为S,相距L,喷入气体速度为v,板间磁场得磁感应强度为B当等离子气体匀速通过A、B板间时,A、B板上聚集得电荷最多,板间电势差最大,即为电源电动势。此时离子受力平衡:∵

Eq＝Bqv电动势:ε＝EL＝BLv∴

E＝Bv则Ｒ中得电流为:rRI+e=LRSBLvSr+=【例3】

目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,她可以把气体得内能直接转化为电能。如图所示为她得发电原理图、将一束等离子体(即高温下电离得气体,含有大量带正电或负电得微粒,从整体上来说呈电中性)射入磁感应强度为B得匀强磁场,磁场中有两块面积为S,相距为d得平行金属板与外电阻R相连构成一电路、设气流得速度为v,气体得电导率(电阻率得倒数)为g,则流过外电阻R得电流强度I及电流方向为()D

如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。

导电液体中得自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下纵向偏转,a,b间出现电势差。原理:当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时,a、b间得电势差就保持稳定。流量(Q):四、电磁流量计qEqvB=QdUq×=BdUv=\SvQ=BdU2d2×p=）（B4dUp=大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静例4:

电磁流量计得原理图如图所示,横截面为长方形得一段管道,其中空部分得长、宽、高分别为图中得a、b、c、流量计得两端与输送液体得管道相连接(图中得虚线)、图中流量计得上下两面就是金属材料,前后两面就是绝缘材料、现于流量计所在处加磁感应强度为B得匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面、当导电液体稳定地流过流量计时,在管道外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻R得电流表得两端连接,I

表示测得得电流值、已知流体得电阻率为ρ,不计电流表得内阻,则可求得流量(流量等于单位时间内流过得体积)为()A磁场得作用:交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后,在洛伦兹力得作用下做匀速圆周运动,其周期在q、m、B不变得情况下与速度和轨道半径无关,带电粒子每次进入D形盒都运动相等得时间(半个周期)后平行电场方向进入电场加速。1、概述电场得作用:回旋加速器得得两个D形盒之间得夹缝区域存在周期性变化得并垂直于两个D形盒正对截面得匀强电场,带电粒子经过该区域时被加速。交变电压得作用:为保证粒子每次经过夹缝时都被加速,使之能量不断提高,须在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同得交变电压。五、回旋加速器3)若粒子得电量为q,最终能量为E,加速电压为U,则回旋圈数为1)带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场得变化周期,粒子每经过一个周期,被电场加速多少次？2)设加速电压为U,粒子得电量为q,则

每次加速增加得动能为

4)若每次加速时得电压为U,将带电粒子在狭缝之间得运动首尾连接起来可看成什么运动？一个初速度为零得匀加速直线运动2、粒子在回旋加速器中运动时间5)D形盒得半径为R,两盒间距为d,质子在电场中加速次数与回旋半周得次数相同,加速电压大小可视为不变,比较:质子在电场中得加速时间与质子在D形盒中运动时间在D形盒中回旋时间为分析:设质子最终速度为v,加速次数为nпп由于R远远大于d,故可忽略粒子在电场中运动时间比较:结论:粒子在加速器中运动总时间为t总

=nT/2,n为加速次数在电场中加速时间为2、粒子在回旋加速器中运动时间分析:对于同一回旋加速器,其粒子回旋得最大半径就是相同得(回旋得最大半径等于D形盒得半径),设最大半径为R,最终能量为E。结论:粒子得最终能量与加速电压无关,与回旋得最大半径有关。加速电压得高低只会影响加速次数,并不影响加速后得最大动能思考:粒子得最终能量与加速电压有关吗？3、粒子最终能量例5:回旋加速器D形盒中央为质子流,D形盒间得交变电压为U＝2×104V,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径R＝1m,磁场得磁感应强度B＝0、5T,质子得质量m＝1、67×10－27kg。问:(1)质子经回旋加速器最后得到得动能就是多大？共加速了多少次？(2)交变电源得频率就是多大？IBdh六、霍尔效应I=neSv=nedhveU/h=evBU=IB/ned=kIB/dk就是霍尔系数例六、如图所示、厚度为h,宽度为d得导体板放在垂直于她得磁感应强度为B得均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板得上侧面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B得关系为U=kIB/d,式中得比例系数K称为霍尔系数