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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。
IXXxwXIB
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
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