专题5：带电粒子在复合场中运动的实际应用.ppt

 带电粒子在复合场中运动的实际应用 总　结 对联系实际的应用问题: 弄清原理,　建构模型 找准关键,　注意条件 灵活选用规律解题。 * 思考问题1： V +q 一电量为q的带正电的粒子以速度v射入匀强电场和匀强磁场相互正交的场区中，电场强度为E，磁感应强度为B，该带电粒子可能做什么样的运动？(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下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且ac=ab，则该粒子带___电；第二次射出时的速度为_________.若要使粒子从a 点射出,则B= . 正 E/V0 B c a b 如图所示，一束正离子垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域，结果发现有些离子仍保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不偏转的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的离子，可得出结论（ ） A．它们的动能一定各不相同 B．它们的电荷量一定各不相同 C．它们的质量一定各不相同 D．它们的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: 测定带电粒子的质量和分析同位素. 【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的小孔进入加速电场，其初速度几乎为零．若带电粒子最后打在照相底片的P点,现测得P到入口S的距离为x,已知B1，B2，E，求该带电粒子的比荷(U未知) P S 答案: 思考问题2： 一束等离子体（由等量的+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的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子将会如何运动？稳定时上下两板的电势差为多大？(重力不计,设发生偏转的离子都打在了极板上） +q 　 -q 　 V 平衡时：Eq=Uq/d=Bqv 电动势： 粒子源（流体）：等离子束 三、磁流体发电机 Bdv 【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，它可以把气体的内能直接转化为电能。如图所示为它的发电原理图．将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电或负电的微粒，从整体上来说呈电中性)射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块面积为S，相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路．设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g，则流过外电阻R的电流强度I及电流方向为 ( ) D 【例4】如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B．现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电液体的流量Q（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）为多少？ d 流量：Q=Sv=dU/B 四、电磁流量计 流量：Q=Sv=πdU/4B d · · b a × × × × × × × × × × × × × × × 导电 液体 例5.（09·江苏·14）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。 A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。 五、回旋加速器 （1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比； （2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t； （3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。