8.6 常見的電磁儀器

1、8.6- 8.6常見的電磁儀器一、速度選擇器原理圖工作原理說明+XXXXXXXEiXXXXXXXXXXX；X”X“xwxHxHX電場(chǎng)力F與洛侖茲力f方向相反，qE=Bqv這個(gè)結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都若速度小于這一速度，電場(chǎng)力將洛倫茲力，帶電粒子向方偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做功，動(dòng)能將，洛倫茲力也將：若大于這一速度，則規(guī)律將相反。班級(jí)姓名【例1】如圖是粒子速度選擇器的原理示意圖，XX:如果粒子的速率為V=B那么【】左一A帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過B帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過不論粒子電性如

2、何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過【例2】如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是【】A.適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度EB適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離適當(dāng)減小加速電壓U二、質(zhì)譜儀原理圖工作原理.x_eXJX月X經(jīng)速度選擇器的各種帶電粒子，射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（B）不同電性，不同荷質(zhì)比的粒子就會(huì)沉積在不同的地方.由qE=qvB，b=mv2s=2R，R聯(lián)立，得不同粒子的荷質(zhì)比q/m=即與沉積處離出口的距離s成比.【例

3、3】1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則下列相關(guān)說法中正確的是【】A.該束帶電粒子帶負(fù)電B速度選擇器的P1極板帶正電在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大d.在b2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，荷質(zhì)比m越小三、磁流體發(fā)電機(jī)：原理圖工作原理說明牡二:二以RB-rT高速等離子流射入平行板中間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在洛侖茲力作用下使正電荷聚集在板，負(fù)電荷聚集在板，于是在板間形成電場(chǎng).當(dāng)滿足時(shí)，兩板間形成穩(wěn)定的電勢(shì)差.合上電鍵S后，就能對(duì)負(fù)載供電.由qvB=qE和U=Ed,得兩板間的電勢(shì)差（電源電動(dòng)勢(shì)）為

4、8=U=即決定于兩板間距，板間磁感強(qiáng)度和入射離子的速度.在磁極配置如圖中所示的情【例4】，如圖所示表示磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理況下，下述說法正確的是【】A.A板帶正電有電流從B經(jīng)用電器流向A若只減小磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)增大等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力【例5】如圖所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)-束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用.則【】A.BCD.四、電磁流量計(jì)：若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左若等離子體從

5、左方射入，F(xiàn)向右原理圖工作原理XXqXXxxbxx導(dǎo)電液體以一定的速度進(jìn)入加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的管道后，在洛侖茲力作用下使正、負(fù)電荷分別聚集在a、b兩極，于是在兩極間形成電場(chǎng).當(dāng)ab間電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力等于電荷所受的洛侖茲力時(shí)，兩板間形成一定的電勢(shì)差U.由U=Bvd和Q=S0v、S0=nd/2）2，得管道內(nèi)液體的流量Q=?！纠?】醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測(cè)通過動(dòng)脈的血流速度電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示.由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、

6、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160“V磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為【】A1.3m/s，a正、b負(fù)B2.7m/s，a正、b負(fù)C1.3m/s，a負(fù)、b正D2.7m/s，a負(fù)、b正五、霍爾元件：原理圖工作原理說明導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，電子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)

7、驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為U=KIB/b,式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)?！纠?】利用如圖所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測(cè)得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b,厚為d并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測(cè)得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e,則下列判斷正確的是【】上表面電勢(shì)高下表面電勢(shì)高該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為鶴當(dāng)僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，上下表面間的電勢(shì)差將變大若要利用該霍爾元件測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，元件的工作面應(yīng)保持水平六、回旋加速器：原理圖工作

8、原理妁型板X寧-懇XBD1”匕二0$嚴(yán)髙頻電源戰(zhàn)頻電源帶正電的粒子在S處由靜止出發(fā)，在A間加正向電壓，使粒子加速后垂直進(jìn)入左側(cè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期后進(jìn)入A間，同時(shí)在A間加反向電壓，粒子繼續(xù)被加速，再次進(jìn)入右側(cè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期后又一次回到A間，同時(shí)在A間加正向電壓，如此繼續(xù)下去。每當(dāng)粒子進(jìn)入A間都是被加速，從而速度不斷地增加。帶電粒子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=2nm/Bq,為達(dá)到不斷加速的目的，只要在AA/上加上周期也為T的交變電壓就可以了。例8】用如圖所示的回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能增加為原來的4倍，可采用下列哪幾種方法【】將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的

9、2倍將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍將交流電的頻率增大為原來的2倍將兩D形金屬盒間的加速電壓增大為原來的2倍例9】回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源，使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理如圖所示下列說法正確的是【】粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)粒子由A0運(yùn)動(dòng)到A比粒子由A2運(yùn)動(dòng)到A3所用時(shí)間少粒子的軌道半徑與它被電場(chǎng)加速的次數(shù)成正比粒子的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)速率成正比【例10】勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示.置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可忽略.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，高頻交流電頻率為f加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q,在