速度选择器,回旋加速器练习

1、带电粒子在匀强磁场中的运动（1）（26）一、 粒子速度选择器练习如图，粒子以速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，根据qv0BqE, 得v0=E/B，故：× × × × ×× × × × ×× × × × ×v0BE若v= v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关 若vE/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加 若vE/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电

2、场力做负功，动能减少1. (单) 如图，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是：( )A沿竖直方向向下 B沿竖直方向向上C沿水平方向向左 D沿水平方向向右2(单)在图中实线框所围的区域内同时存在匀强磁场和匀强电场一负离子（不计重力）恰好能沿直线MN通过这一区域则匀强磁场和匀强电场的方向不可能为下列哪种情况（ ）A、匀强磁场和匀强电场的方向都水平向右B、匀强磁场方向竖直向上，匀强电场方向垂直于纸面向里C、匀强磁场方向垂直于纸面向里，匀强电场方向竖直向下D、匀强磁场方向垂直于纸面向外，匀强电场方向

3、竖直向下3、一质子以速度V穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，则 （ ） A、若电子以相同速度V射入该区域，将会发生偏转 B、无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转 C、若质子的速度V'<V，它将向下偏转而做类似平抛运动 V+-D、若质子的速度V'>V，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线二、 磁流体发电机如图 ，由燃烧室O燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。喷入偏转磁场B中在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场两板间形成一定的电势差当qvB=qU/d时电势差稳定UdvB，这就相当于一

4、个可以对外供电的电源4、(双)将一束等离子体沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（ ）AA板带正电 B有电流从b经用电器流向aC金属板A、B间的电场方向向下D等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力5、目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。以下正确的是（ ）B板带正电 B板带正电C其他条件不变，只增大射入速度，UB增大D其他条件不变，只增大磁感应强度，UB增大6图为磁流体发电机的

5、示意图。设两金属板间的距离为d，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B。等离子体垂直进入磁场的速度为v,单个离子所带的电量为q。离子通道（即两极板内所围成空间）的等效电阻为r，负载电阻为R。求（1）该发电机的电动势；（2）发电机的总功率。三、电磁流量计7如图为一电磁流量计的示意图，其截面为正方形的非磁性管，每边边长为d，导电液体流动，在垂直液体流动方向上加一指向纸内的匀强磁场，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. 四、质谱仪组成：离子源O，加速场U，速度选择器（E,B），偏转场B2，胶片原理：加速场中qU=½mv2 选择器中:v=E/B1偏转场中:d

6、2r，qvB2mv2/r比荷: 质量作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素8、(单)如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是（ ）A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小9、(单)如图所示，有a、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，以不等的速率进入速度选择器后，有两种从速度选择器中

7、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射到A1的是c离子D射到A2的是d离子10、(单)如果用同一回旋加速器分别加速氚核（H）和a粒子(He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，可知 ( )A加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大C加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大11、在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一

8、条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零。（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；（2）求离子能获得的最大动能； （3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。六、霍尔效应霍尔效应：置于磁

9、场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。12、一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”。这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电量大小为1元电荷，即q =1.6×10-19C. 霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录象机中用来测量录象磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以控制升降电动机的电源通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.0×10-2m、长bc=4.0×10-2m、厚h=

10、1.0×10-3m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B=1.5T的匀强磁场中，bc方向通有I=3.0A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10-5V的横向电压。（1）假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？13已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动如图所示求：(1)液滴在空间受到几个力作用？(2)液滴带电荷量及电性(3)液滴做匀速圆周运动的半径多大？14带电粒子的质量m1.7×1027kg，电荷量q1.6×1019C，以速度v3.2×106m/s沿垂直于磁场同时又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B0.17T，磁场的宽度L10cm，如图8所示。求：(1)带电粒子离开磁场时的速度多大？偏转角多大？(2)带电粒子在磁场中运动多长时间？射出磁场时偏离入射方向的距离多大？ 15如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上已知同位素离子的电荷量为q(q