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1、 溫故自查 1原理：如圖所示，由所受重力可忽略不計，運動方向相同而速率不同的帶電粒子組成的粒子束射入相互正交的勻強電場和勻強磁場所組成的場區(qū)中已知電場強度大小為E，方向向下，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向里，若粒子運動軌跡不發(fā)生偏折(重力不計)，必須滿足平衡條件： ，故v ，這樣就把滿足v 的粒子從速度選擇器中選擇出來了qBvqE 2特點 (1)速度選擇器只選擇速度(大小、方向)，而不選擇粒子的質(zhì)量和電量如上圖若從右側(cè)入射則不能穿出場區(qū) (2)速度選擇器B、E、v三個物理量的大小、方向互相約束，以保證粒子受到的電場力和洛倫茲力 如圖中只改變磁場B的方向，粒子將向下偏轉(zhuǎn) (3)當vvE/
2、B時，則qBvqE，粒子向上偏轉(zhuǎn)；當vvE/B時，qBvqE，粒子向下偏轉(zhuǎn)等大、反向等大、反向 2速度選擇器對正、負電荷均適用，且其兩極間距離極小，粒子稍有偏轉(zhuǎn)，即會打到極板上 3速度選擇器中的E、B的方向具有確定的關(guān)系，僅改變其中一個的方向，就不能對速度做出選擇在復合場的方向符合要求的情況下，不論帶電粒子的性質(zhì)如何，只要帶電粒子沿著設(shè)定的方向進入復合場，就可以對速度進行選擇，因為洛倫茲力的方向與速度方向有關(guān) 溫故自查 1用途：質(zhì)譜儀是利用 和 控制電荷運動的精密儀器，它是一種測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具 2構(gòu)造：質(zhì)譜儀由靜電加速器、速度選擇器、偏轉(zhuǎn)磁場、顯示屏等組成，如下圖所示：
3、帶電粒子注入器；加速電場(U)；速度選擇器(B1、E)；偏轉(zhuǎn)磁場(B2)；照相底片電場電場磁場磁場 溫故自查 1基本構(gòu)造(如圖所示) 回旋加速器的核心部分是放置在磁場中的兩個D形的金屬扁盒(如圖所示)，其基本組成為：粒子源；兩個D形金屬盒；勻強磁場；高頻電源；粒子引出裝置；真空容器 2工作原理 (1)電場加速qU Ek考點精析1帶電粒子在回旋加速器內(nèi)運動，決定其最終能量的因素可見，粒子獲得的能量與回旋加速器的直徑有關(guān)，直徑越大，粒子獲得的能量就越大 溫故自查 如圖所示，高為h、寬為d的導體置于勻強磁場B中，當電流通過導體時，在導體板的上表面A和下表面A之間產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電
4、壓稱為霍爾電壓設(shè)霍爾導體中自由電荷(載流子)是自由電子，圖中電流方向向右，則電子受洛倫茲力 ，在上表面A積聚電子向上向上 則qBvqE，EBv 電勢差UEhBhv，又Inqsv S為導體的橫截面積S hd考點精析測定導體內(nèi)自由電荷的濃度n，判斷導體內(nèi)是何種自由電荷只要測出B、I、U和d，可得霍爾系數(shù)K和n.測出霍爾電壓U的正、負，即可判斷自由電荷的類型命題規(guī)律根據(jù)質(zhì)譜儀的工作原理，確定粒子的質(zhì)量或比荷考例1如圖所示，質(zhì)譜儀主要是用來研究同位素(即原子序數(shù)相同，原子質(zhì)量不同的元素)的儀器正離子源產(chǎn)生帶電量為q的正離子，經(jīng)S1、S2兩金屬板間的電壓U加速后，進入粒子速度選擇器P1、P2之間P1、P
5、2之間有場強為E的勻強電場和與之正交的磁感應(yīng)強度為B1的勻強磁場，通過速度選擇器的粒子經(jīng)S3細孔射入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場沿一半圓軌跡運動，射到照相底片M上，使底片感光，若該離子質(zhì)量為m，底片感光處距細孔S3的距離為x，試證明：mqB1B2x/2E.證明正離子通過速度選擇器后的速度，可由B1qvEq，求得vE/B1.正離子在磁場B2中做圓周運動時，rx/2mv/B2q，即mB2qx/2vB1B2qx/2E.總結(jié)評述由本題可知q/m1/x(x為回旋直徑)對質(zhì)譜儀來說，可以通過譜線的條數(shù)和強弱來確定同位素的種類和含量的多少，這是實際測量的基本原理 (2010浙江杭州一模)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒
6、子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看做零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子射出磁場的位置到入口處S1的距離為x，下列判斷正確的是()A若離子束是同位素，則x越大，離子進入磁場時速度越小B若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小C只要x相同，則離子質(zhì)量一定不相同D只要x相同，則離子的比荷一定相同答案D命題規(guī)律根據(jù)回旋加速器的工作原理，確定粒子的最大動能或運動時間考例2如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，求： (1)加速器中
7、勻強磁場B的方向和大??； (2)設(shè)兩D形盒間距為d，其間電壓為U，電場視為勻強電場，質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù)； (3)加速到上述能量所需時間 (2010福建畢業(yè)班質(zhì)檢)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置其主體部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時都得到加速，如圖所示現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時的動能，下列方法可行的是()A增大金屬盒的半徑 B減小狹縫間的距離C增大高頻交流電壓 D減小磁場的磁感應(yīng)強度答案A命題規(guī)律根據(jù)磁流體發(fā)電機工作原理，確定電路中電流、電阻率等考例3醫(yī)生做某些
8、特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點的電勢差為160V，磁感應(yīng)強度的大小為0.040T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A1.3m/s，a正、b負B2.7m/s，a正、b負C1.3m/s，a負、
9、b正 D2.7m/s，a負、b正答案A (2010江門模擬)目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓，以下說法正確的是 ()AB板帶正電BA板帶正電C其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強度，UAB增大答案ACD命題規(guī)律根據(jù)電磁流量計的原理，確定流速、流量等考例4一種測量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動脈血管左右兩側(cè)加有勻強磁場，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場的磁感應(yīng)強度為0.080T，電壓表測出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為_m/s.(取兩位有效數(shù)字)答案0.63 電磁流量計如圖所示，用非磁性材料制成的圓管道，外加一勻強磁場當管中導電液體流過此區(qū)域時，測出管道直徑兩端的電勢差U，就可以得知管中液體的流量Q，即單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積(m3/s)若管道直徑為D，磁感應(yīng)強度為B，則Q_. 請同學們認真完成課后強化作業(yè)
高考物理總復習 第八章 第4講 電磁場在實際中的應(yīng)用課件
