带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动

应用一：质谱仪 1、质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具 2、基本原理　　将带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子mv不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类 3、推导

B x P S1 U q S · · · · · · · · · · · · · · · 例1：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断( ) AD A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大 B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小 C、只要x相同，则离子质量一定相同 D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同

即Eq＝Bqv 所以 应用二：速度选择器带电粒子垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场的复合场间，所受电场力和洛仑兹力方向相反，大小相等。

qBv Eq Eq qBv 例3：正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E，一带电的粒子，以速度v1垂直射入，而以速度v2射出，则（） A.v1=E/Bv2＜v1B.v1＞E/B, v2＜v1 C.v1＜E/Bv2＞v1 D.v1＞E/B .v2＞v1 BC 10若是正电荷上偏 v1＞E/B Eq做负功 v2＜v1 20若是负电荷上偏 v1＜ E/B Eq做正功 v2＞v1

图示为一种可用于测量电子电量e与质量m比值e/m的阴极射线管，管内处于真空状态，图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时（其电压值比灯丝电压大很多），电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光，p1、p2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d，在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感强度为B，方向垂直纸面向外，a、b1、b2、c1、c2都是固定在管壳上的金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。图示为一种可用于测量电子电量e与质量m比值e/m的阴极射线管，管内处于真空状态，图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时（其电压值比灯丝电压大很多），电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光，p1、p2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d，在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感强度为B，方向垂直纸面向外，a、b1、b2、c1、c2都是固定在管壳上的金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。（2）导出计算/的表达式，要求用应测物理量及题给已知量表示。

应用三：磁流体发电机 磁流体发电机：如图所示，等离子喷入磁场区域，磁场区域中有两块金属板A和B，正、负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板产生电势差U。 A板带什么电？ B板带什么电？电流方向？

例4：已知，B为磁感应强度，d为两板间距，v为喷射速度例4：已知，B为磁感应强度，d为两板间距，v为喷射速度 AB间的最大电势差Um=？分析：当qBv=qE时，离子不在发生偏转， AB板上的电压不在增加。

例、如图所示为磁流体发电机的示意图，将气体加热到很高的温度，使它成为等离子体(含有大量正、负离子)，让它以速度v通过磁感应强度为B的匀强磁场区，这里有间距为d的电极a和b.电极的宽度（垂直纸面方向）也为d，外接电阻为R，不计等离子体的电阻。例、如图所示为磁流体发电机的示意图，将气体加热到很高的温度，使它成为等离子体(含有大量正、负离子)，让它以速度v通过磁感应强度为B的匀强磁场区，这里有间距为d的电极a和b.电极的宽度（垂直纸面方向）也为d，外接电阻为R，不计等离子体的电阻。 (1)说明磁流体发电机的原理. (2)哪个电极为正极. (3)计算电极间的电势差. (4)发电通道两端的压强差?

应用四：电磁泵 5．在原子反应堆中抽动液态金属等导电液时，由于不允许传动机械部分与这些流体相接触，常使用一种电磁泵．图1表示这种电磁泵的结构．将导管置于磁场中，当电流I穿过导电液体时，这种导电液体即被驱动．若导管的内截面积为a×h，磁场区域的宽度为L，磁感强度为B，液态金属穿过磁场区域的电流为I，求驱动所产生的压强差是多大？

应用五：霍尔效应 厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导体板上下侧面间会产生电势差U，这种现象叫霍尔效应。

V F=qBv 例5：截面是矩形的金属导体，放在如图所示的磁场中，当导体中通有图示方向的电流时，导体的上的电势为UM，导体的下表面的电势为UN，则（） A、UM > UN B、UM >UN C、UM = UN D、无法判断若换成半导体呢？

U 厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e，则当电流 I 流过导体时，在导体板上下侧面间会产生电势差U=？

a · d 导电液体 · b L 应用六：电磁流量计如图所示为电磁流量计的示意图，直径为d的非磁性材料制成的圆形导管内，有可以导电的液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直液体流动方向而穿过一段圆形管道。若测得管壁内a、b两点的电势差为Uab，试求管中液体的流量Q为多少m3/s × × × × × × × × × × × × × × ×

× × × × × a · d × × × × × 导电液体 · b × × × × × L

电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为

× × × × × × × × × × × × × × × × × × B ～应用七：回旋加速器 6、回旋加速器 ①带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，与带电粒子的速度无关；②将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速为0的匀加速直线运动； ③带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，所有经过半径之比为，对于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半径是相同的，解题时务必引起注意.

练习3：如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I练习3：如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I 和B的关系为：式中的比例系数K称为霍尔系数。 B d 上表面A I h 下表面A‘

练习4：如图，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速率va＜vb=vc＜vd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定（） A．射向P1的是a离子 B．射向P2的是b离子 C．射向A1的是c离子 D．射向A2的是d离子 A

带电粒子在复合场中的运动

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