高考物理冲刺：知识讲解-复合场的实际应用（提高）.pdfVIP

物理总复习：复合场的实际应用

编稿：李传安审稿：

【考纲要求】

知道速度选择器回旋加速器质谱仪电磁流量计霍尔效应磁流体

发电机的原

理及基本构造，会分析相关的应用问题。

【考点梳理】

考点复合场的实际应用

1速度选择器

要点诠释：利用垂直的电场磁场选出一定速度的带电粒子的装置。基本构造如

图所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E,匀强磁场B与E垂直.当带电

荷量为q的粒子以速度v垂直进入匀强电场和磁场的区域时，粒子受电场力学E

和洛伦兹力/B的作用，无论粒子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的方向

总相反。若电场力与洛伦兹力大小相等，即把，则u=4.粒子受合力为

D

零，匀速通过狭缝射出，若粒子速度,则洛伦兹力大于电场力；若口-,

则电场力大于洛伦兹力，粒子将向下或向上偏转而不能通过狭缝。所以通过速度

选」・!上」二…迅速度V=4的粒子。

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2质》上吁

要点诠尸力付I千一挤:,由粒子源加速电场偏转磁场和照相底片等。

(2)原理：粒子由静止在加速电场中被加速，根据动能定理qU=3加声①

粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律如8二W匕

v

②

由①②两式可得出需要研究的物理量如粒子轨道半径粒子质量比荷等。

轨道半径,4普’粒子质量…吟’比荷/券

3E

要点图所示,2是半圆金属盒,D形盒的缝隙处接交

流电磁场中。

(2)原理：交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程

中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被

“22p2铲

一次一次地加速。由夕咫二，得加=■号，可见粒子获得的最大动能由

R2m

磁感应强度B和D形盒半径R决定。

对回旋加速器的进一步理解：

(1)粒子在回旋加速器电场内的运动

由于磁场不能对粒子加速，所以粒子每次进入电场的初速度是上一次离开电

场时的末速度，忽略粒子在速度方向上发生的变化，粒子在电场中的运动可看作

匀变速直线运动，其加速度〃=空，在电场中运动的总时间七“，总路程

,maa

S-—o

2a

(2)粒子在磁场中运动的总时间

粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，带电粒子被电场加速的次数

由加速电压决定，〃二争，所以粒子在磁场中运动的总时间

LnT_^Km_q~BR^2兀m_7iBR~

2-2qUqB-qR_2U°

(3)金属盒的作用

使带电粒子在回旋加速器的金属盒中运动，是利用了金属盒的静电蔽作

用，不受外界电场干扰。带电粒子在金属盒内只受洛伦兹力作用而做匀