几种仪器(知识讲座)（精编版）

1、实用文档第 8 课时电磁场在实际中的应用班级 _学号 _ 一速度选择器原理：粒子重力不计，电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，当带电粒子时沿直线穿过正交的匀强电场和匀强磁场。例 1、如下图，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(重力不计 )，以速度v0垂直射入恰好沿直线运动，以下说法正确的有acd a、粒子一定从左侧射入，右侧射出b、粒子一定带正电c、粒子的速度大小v0一定等于 e/b d、粒子能否沿直线运动与粒子的电量、电性无关二质谱仪利用不同质量而带同样电量的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径不同，可以制成测定带电粒子质量和分析同位素的仪器 质

2、谱仪。例题 2、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 a 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s3的距离为d，可以判断 ( ad ) a、假设离子束是同位素，那么d 越大，离子质量越大b、假设离子束是同位素，那么d 越大，离子质量越小c、只要 d 相同，那么离子质量一定相同d、只要 d 相同，那么离子的荷质比一定相同三盘旋加速器利用磁场控制轨道，电场加速来获得高能粒子的加速器。盘旋加速器的根本构造：核心部件是放置在磁场中的两个d 形金属盒。例题 3、d

3、形盒的直径为d，匀强磁场的磁感应强度为b，交变电压的电压为u，粒子质量m，带电量为q。求 :(1)从出口射出时，粒子的速度v 2从出口射出时，粒子的动能ek 3从出口射出时，粒子加速的次数n 4交变电源的频率f (5)粒子从静止开始加速到射出所经历的时间t 6要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？1、mbqdv2，2、mdqbek8222， 3、muqdbn822，4、mbqf2， 5、ubdt82实用文档例 4、如下图，厚度为h，宽度为d 的导体放在垂直于它的磁感应强度为b的均匀磁场中。当电流通过导体板时，在导体板的上侧面a和下侧面a1之间会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。 实验说明， 当磁

4、场不太强时， 电势差 u、 电流 i 和磁感应强度b的关系为u=kib/d，式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷， 从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力相反的静电力。当静电力与洛仑兹力到达平衡时， 导体板上下两侧面之间会形成稳定的电势差。设电流 i 是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，答复以下问题：1到达稳定状态时， 导体板上侧a的电势下侧面 a1的电势； 填“高于 “低于或“等于2电子所受的洛仑兹力的大小为 ；3当导体板上下两侧面之间的电势差为u时，电子所受静电力的大小为

5、 ；4由静电力和洛仑兹力平衡，证明：霍尔系数为k=1/ne ，其中 n 代表导体板的单位体积内的电子的个数。1、低于2、bev 3、ue/h 4、略磁流体发电机、流量计、磁强计，课后练习1、如下图，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 (重力不计 )，一带电的粒子(重力不计 )，以速度 v1垂直射入，以速度v2射出，以下可能的是bc a.v1=e/bv2v11e/b, v2v1c.v1e/bv2v1d.v1e/b .v2v12、目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一

6、束等离子体即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而整体来说呈中性喷射入磁场，磁场中a、b两平行金属板上会聚集电荷，产生电压。设 ab两平行板的面积为s，彼此相距 l，等离子体气体的导电率为p即电阻率的倒数喷入速度为v，板间磁感应强度b与气流方向垂直，与板相连的电阻的阻值为r。问：1图中 a、b 板哪个是发电机的正极？2该发电机的电动势多大？3流过 r的电流 i 为多少？1b 板 2u=blv 3pslrblvib a1 d h i a 实用文档3、 图是质谱仪的工作原理示意图。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。

7、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。以下表述正确的选项是( abc ) 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能通过的狭缝p的带电粒子的速率等于e/b d粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，粒子的荷质比越小4、如图，一束质量、速度和电量不同的正离子垂直射入匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域里图中a ，结果发现有些离子保持原来的运动方向未发生偏转。这些离子进入另一匀强磁场中图中c ，又分裂为几束，这些离子的a电量一定不同b质量一定不同c速度一定不同d荷质比一定不同5、截面是矩形的金属导体，放在如下图的磁场

8、中，当导体中通有图示方向的电流时，导体的上外表电势为m，导体的下外表的电势为 n，那么b a、mnb、m nb、m d 时， t1可忽略不计。例 3、解析：d 形盒的半径r 可近似看作质子引出d 形盒前半周的轨道半径，跟r 相应的质子能量为ek，由09 年江苏卷 14. 16 分 1932 年，劳伦斯和利文斯设计出了盘旋加速器。盘旋加速器的工作原理如下图，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。

9、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。假设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。解析 ：(1)设粒子第1 次经过狭缝后的半径为r1,速度为 v1qu=12mv12 实用文档qv1b=m211vr解得112murbq同理，粒子第2 次经过狭缝后的半径214murbq那么21:2 :1rr2设粒子到出口处被加速了n 圈221222nqumvvqvbmrmtqbtnt解得22brtu3加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运

10、动的频率，即2qbfm当磁场感应强度为bm时，加速电场的频率应为2mbmqbfm粒子的动能212kemv当bmfmf时，粒子的最大动能由bm决定2mmmvqv bmr解得2222mkmq b rem当bmfmf时，粒子的最大动能由fm决定2mmvf r解得2222kmmemf r实用文档朝阳区 24 20 分如下图为一种获得高能粒子的装置。环形区域内存在垂直纸面向外，大小可调的匀强磁场。m、n 为两块中心开有小孔的极板，每当带电粒子经过m、 n 板时，都会被加速，加速电压均为u；每当粒子飞离电场后，m、n 板间的电势差立即变为零。粒子在 m、n 间的电场中一次次被加速，动能不断增大， 而绕行半径 r 不变 m、n 两极板间的距离远小于r 。当 t=0 时，质量为 m，电荷量为 +q 的粒子静止在m 板小孔处，1求粒子绕行n 圈回到 m 板时的动能en；2为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增；求粒子绕行第n 圈时磁感应强度b 的大小；3求粒子绕行n 圈所需总时间tn。解析 24 20 分解： 1粒子绕行一圈动能的增量为qu，绕行 n 圈所获得的总动能nquea4 分2因为221amvmqurvuvvqbnua2