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一、速度选择器(书168页第三题) 1 如图所示，在平行板电容器间加有正交的匀强电场和匀强磁场，运动电荷垂直于电场及磁场射入．沿直线运动的电荷受到的电场力和洛仑兹力满足： qBv =qE 故速率v=E/B的粒子， 即使电性不同，荷质比不 同，也可沿直线穿出右侧 小孔．而其它速率的粒 子或者上偏，或者下偏，无法穿出右孔，从而该装置可达到选速及控速的目的． * 电磁场在实际中的应用(专题) 一、速度选择器 二、质谱仪 三、回旋加速器 四、磁流体发电机 五、电磁流量计 姜满良 2008 2 21 三、回旋加速器 回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒，两盒之间留下一个窄缝，在中心附近放有粒子源，D形盒在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁产生的匀强磁场中，并把两个D形盒分别接在高频电源的两极上，其工作原理是： ①电场加速qU=△Ek； ②磁场约束偏转 ③加速条件：高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同，即 如图所示为回旋加旋速器的示意图，已知D形盒的半径为R，中心上半面出口处O放有质量为m, 带电量为q的正离子源，若磁感应强度大小为B，求：(1)加在D形盒间的高频电源的频率；(2)离子加速后的最大能量． 导示：(1)带电粒子在匀强 磁场中做圆周运动的周期： 由于两D形盒之间窄缝距离很小，可以忽略粒子穿过电场所用时间，因此要使带电粒子不断被加速，高频电源的周期应等于粒子做圆周运动的周期，故高频电源的频率应取： (2)离子加速后，从D形盒射出时的能量达到最大，粒子做最后一圈圆周运动的半径就等于D形盒的半径R， 故 ．粒子的最大动能为 警示：对回旋加速器要切记以下三点： ①加速电场的周期必须等于回旋周期． ③粒子做匀速圆周运动的最大半径等于D形盒半径． ③在粒子质量、电量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与加速的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压U无关． 想一想：有些同学认为“加速电压U越大，每次加速时粒子获得的动能越大，最后粒子飞出D形盒时的动能也越大．这种观点对吗?说说你的观点． 例： 回旋回速器D型盒中央为质子流，D型盒间的交变电压为 v静止质子经电场加速后，进入D型盒，其最大轨道半径 R=1m,匀强磁场B=0.5T,问（1)质子最初进入D型盒的动能多大？（2）质子最后的动能多大？（3）交变电源的频率？ 如图所示,带电粒子以水平速度v0垂直进入正交的匀强电场和匀强磁场区域里.穿出磁场区域的速度为v,电场强度为E，磁感强度为B,则粒子的轨迹、v与v0的大小关系为 ( ) A.要使粒子能沿：卣线运动，正电荷应从左边射入，负电荷应从右边射入 B.当v0=E／B时，粒子沿 直线运动，且v=v0. C.当V0E／B时，粒子沿 曲线运动，且VV0 D.当V0E／B时，粒子将 向上偏转 BC 2．特点 ①速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电量． ②速度选择器B、E、V。三个物理量的大小、方向互相约束，以保证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向．如图中只改变磁场B的方向，粒子将向下偏转． ③当， 粒子向下偏转． 想一想：①原理图中，当粒子带负电时，其偏转情况是否相同? ②粒子在速度选择器中的偏转轨迹是抛物线吗?分析说明． 二、质谱仪 质谱仪是一种测量带电粒子质量和分离同位素的仪器． 如图所示，离子源s产生质量为m，电量为q的正离子(所受重力不计)．离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁强中做匀速 圆周运动，经过半个周期到达记录它的照相 底片P上，测得它在P上的位置 到入口处的距离为L，则 联立求解得 因此，只要知道q、 B、L与U，就可计算出带 电粒子的质量m。 又因 不同质量的同位素从不同处可得到分离，故质谱仪又是分离同位素的重要仪器． 根据以上质谱仪的原理介绍及原理图，判断下面说法正确的是( ) A ．若离子束是同位素，则L越大，离子质量越大 B．若离子束是同位素，则L越大，离子质量越小 C．只要L相同，则离子质量一定相同 D．只要L相同，则离子的比荷一定相同 答案为AD. 四、磁流体发电机(书169页第五题) + - 如图是磁流体发电机，其原理是：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A、B板上，产生电势差．设A、B平行金属板的面积为S，相距 ，等离子