高中物理模块综合复合场中的特殊物理模型

复合场中的特殊物理模型第1页1.带电粒子速度选择器(质谱仪)(1)速度选择部分：路径不发生偏转离子条件是

能经过速度选择器带电粒子必是速度为该值(含方向)粒子，与它带多少电和电性、质量均无关.(2)质谱仪部分：经过速度选择器后相同速率不一样离子在右侧偏转磁场中做匀速圆周运动，不一样荷质比离子轨道半径不一样.P位置为摄影底片统计粒子位置第2页2、质谱仪

⑴结构

⑵原理

⑶作用：测比荷，将落在同一点．，从上式可知，荷质比相同粒子如HHe2124第3页1如图5所表示，在正交匀强电场和磁场区域内（磁场水平向内），有一离子恰能沿直线飞过此区域（不计离子重力） []A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不论离子带何种电，E方向都向下AB

质谱仪含有相同核电荷数而不一样质量数原子互称同位素，质谱仪是分离各种元素同位素并测量它们质量仪器，它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示器等组成，它结构原理如图所表示。第4页2如图所表示为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m带正电粒子从静止开始经过电势差为U加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直匀强电场和匀强磁场，匀强电场场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终抵达摄影底片H点。可测量出G、H间距离为L。带电粒子重力可忽略不计。求：第5页（1）粒子从加速电场射出时速度v大小。（2）粒子速度选择器中匀强磁场磁感应强度B1大小和方向。（3）偏转磁场磁感应强度B2大小。第6页2.磁流体发电机(霍尔效应)原理是：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.第7页

3.电磁流量计.

导电液体中自由电荷在洛伦兹力作用下纵向偏转，a、b间出现电势差.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间电势差就保持稳定.原理：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有能够导电液体向左流动.第8页如图是一个测量血管中血流速度仪器示意图,在动脉两侧分别安装电极并加磁场,电极连线与磁场垂直.设血管直径为2mm,磁场磁感应强度为0.08T,测得两极间电压为0.10mV,则血流速度为多少?四、电磁流量计ＶＮＳ第9页高考回顾（年全国）

、电视机显像管中，电子束偏转是用磁偏转技术实现。电子束经过电压为U加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所表示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将经过O点而打到屏幕中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场磁感应强度B应为多少？P第10页

解析：电子在磁场中沿圆弧ab运动。圆心为C，半径为R，如图以v表示电子进入磁场时速度。M、e分别表示电子质量和电量，则

本题是一道关于带电粒子在电场中加速和在磁场中受洛仑兹力综合题，关键要搞清电子束从加速电场出来后，进入磁场前及从磁场出来后是作匀速运动。本题考查了粒子加速和圆周运动问题又结合了生活实际。eU=①evB=②又有tan③由以上各式解得第11页五、盘旋加速器1、作用：产生高速运动粒子2、原理用磁场控制轨道、用电场进行加速+-+-~第12页盘旋加速器加在D形盒内两极交变电压频率为1.2×10^7Hz,DD形盒半径为0.532m,求(1)加速氘核所需磁感应强度B(2)氘核所到达最大速率v是多少

第13页例2．已知盘旋加速器中D形盒内匀强磁场磁感应强度B=1.5T，D形盒半径为R=60cm，两盒间电压u=2×104V，今将α粒子从近于间隙中心某处向D形盒内近似等于零初速度，垂直于半径方向射入，求粒子在加速器内运行时间最大可能值.第14页3、注意2)交变电场往复改变周期和粒子运动周期T相同,这么就能够确保粒子在每次经过交变电场时都被加速五盘旋加