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第112课时 带电粒子在复合场中的运动在现代技术中的应用 学习目标：1、知道带电粒子在复合场中的运动在现代技术中的应用的实例。 2、会用电磁场知识分析求解有关实例。 学习内容：用15分钟学习以下内容 速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应等qE＝qvB． 1．速度选择器 (1)原理：如图所示，由于所受重力可忽略不计，运动方B，qBv=qE，故＝，这样就把＝的粒子从速度选择器中选择出来了． (2)特点： ①速度选择器只选择速度（大小、方向）而不选择粒子 ②速度选择器B、E、三个物理量的大小、方向互相约B的方向，粒子将向上偏转． ③当v＝，则qBqE，粒子向上偏转；当v＝时，qv＇BqE，粒子向下偏转。 对速度选择器来说： (1)从力的角度看，电场力和洛伦兹力平衡qE＝qvB； ()从速度角度看，v＝； (2)从功能角度看，洛伦兹力永不做功． 2．磁流体发电机 如图所示是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷A、B板上，产生电势差．设A、B平行金属板的面积为S，相，等离子气体的电阻率为，喷人气体速度为，板间磁B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差F场q＝qvB，E=Bv，故E＝E场＝Bv. 电磁流量计原理：如图所示，一圆形导管直径为d，用非、、间的电势，可得，流量 4、霍尔效应： 如图所示，厚度为、宽度为d的导体板放在方向垂直于其前后表B的均匀磁场中，当A和下侧面A之间会产生电势差，这种U、电和B的关系为式中的比例系数称为霍尔系 质谱仪主要用于分析同位为一种常用的质谱仪(O)、加速电(U)、速度选择器(E、B1)和偏(B2)组成． (1)同位素比荷和质量的测定粒子通过加速电场，根据功 能关系，有： 粒子通过速度选择器，根据匀速运动条件，有： 若测出粒子在偏转磁场的轨道直径为d，则有： 所以，同位素的比荷和质量分别为： (2)同位素种数和含量比的确定．不同比荷的同位素离子，，所以，根据胶片上谱线 6、回旋加速器 回旋加速器利用了带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，(1)带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能量的因素： 由于D形金属盒的大小一定，所以不管粒子的大小及带 并且 由上两式得： 可见，粒 (2)加速条件：交变电压的周期与粒子做圆周运动的周期 (3)回旋加速器的优点是使带电粒子在较小的空间得到电 当堂考试，规范答题（1-4必做，5选做，15分钟） 1、如图所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电M板指向N极，磁场方向为到两极板距离相等的平行两板的直m，带电荷量为q的带电粒子，以速度O点射人，沿方向匀速通过场区，不计带电粒子的 ( ) A．带电荷量为--q的粒子以从O点沿方向射入仍能匀速通过场区 B．带电荷量为2q的粒子以从O点沿射入仍能匀速通过场区 C．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，粒子以从点沿射入，则粒子仍能匀速通过场区 D．粒子仍以速率从右侧的点沿方向射入，粒子仍能匀速通过场区 磁流体发电机的原理图甲所示，等离子体从左向右平行于极板射，两极板间的d，两极板间有图示方向的匀强3、如图甲所示，一B的匀强磁场d，上下两面间距为，铜块单位体积内，电子电荷量为e，则铜块上下两面之间的电U为多少？哪个面的电势高？ 4、图是一种质谱仪S产生的正离子（初S1和S2之间的加速电P1和2间的电场E，磁感应强度为B1，离子由S3B2的匀强磁R不同，因而分别射到底片 (1)若已知S：S2间的加速电压U以及B和R，则离子 。 (2)若已知速度选择器中的电场强度E、磁感应强度B1，RB2也为已知，则离子的比荷 。 (3)分别使氢的同位素氘和氚的一价正离子经加速电场和B2的匀强磁 ①若保持速度选择器的E和B1不变，则加速电场S、S2 ②它们的谱线的位置到狭S3的距离之比为 ． 电磁流量计广泛应用于测、、c，流量计的两端与输送流体的管道相连接B的匀强R的I表示测得的电流值。已知流体的电阻率，不计电流表的内阻，则可求得液体流量是多少？ B，粒m、电荷量为q，粒子的最大回旋半径Rm．问： (1)两个半圆形D形盒内有无电场？ (2)粒子在盒内做何种运动？ (3)所加交变电场的周期是多大？ (4)粒子离开加速器时的动能是多大？ (5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其间 【高三物理】第 1 页 共 2 页