平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相這種裝置能把課件

(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相

。這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。

圖8－4－11．速度選擇器(如圖8－4－1所示)垂直Eq＝qvB

(1)構(gòu)造：如圖8－4－2所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接高頻

電源。D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。

2．回旋加速器(2)工作原理：①電場(chǎng)加速qU＝Δek。交流圖8－4－2相等3．磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把

直接轉(zhuǎn)化為

。(2)根據(jù)左手定則，如圖8－4－3中的B是發(fā)電機(jī)

。圖8－4－3(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等離子體速度為v，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U＝

。正極機(jī)械能電能Bdv4．電磁流量計(jì)如圖8－4－4所示。(1)用途：電磁流量計(jì)是用來測(cè)定導(dǎo)電液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)流量的儀器。圖8－4－4(2)原理：設(shè)導(dǎo)管的直徑為d，用非磁性材料制成，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a、b間電勢(shì)差為U，則流量Q＝Sv＝

。πdU/4B5．質(zhì)譜儀(1)用途：質(zhì)譜儀是一種測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離

的儀器。圖8－4－5同位素

在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)

與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了

，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍圖8－4－6爾效應(yīng)。所產(chǎn)生的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差，其原理如圖8－4－6所示。6．霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)方向電勢(shì)差1．回旋加速器的最大動(dòng)能2．磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)的共同特點(diǎn)目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖8－4－7表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就圖8－4－7會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，以下說法正確的是(

)A．B板帶正電B．A板帶正電C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D．其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大答案：ACD

[命題分析]本考點(diǎn)是高考的熱點(diǎn)，高考常結(jié)合電場(chǎng)加速及磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來考查綜合分析能力，以選擇題、計(jì)算題呈現(xiàn)。[例1]

(2019·天津高考)對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義。如圖8－4－8所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的圖8－4－8鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場(chǎng)，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離子行進(jìn)半個(gè)圓周后離開磁場(chǎng)并被收集，離開磁場(chǎng)時(shí)離子束的等效電流為I。不考慮離子重力及離子間的相互作用。(1)求加速電場(chǎng)的電壓U；1．(2009·廣東高考)如圖8－4－9是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通圖8－4－9過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列表述正確的是(

)[變式訓(xùn)練]A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小答案：ABC

[命題分析]本考點(diǎn)是高考熱點(diǎn)，高考常結(jié)合電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)回旋考查學(xué)生綜合分析及數(shù)學(xué)分析能力。[例2]

(2019·天津高考)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。(1)回旋加速器的原理如圖8－4－10，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R

的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f

的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A

能不斷產(chǎn)生質(zhì)子圖8－4－10(初速度可以忽略，重力不計(jì))，它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P，求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I

與P、B、R、f

的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速)。(2)試推理說明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨軌道半徑r

的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差Δr

是增大、減小還是不變？[思維流程]第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)(1)頻率為f的交流電源(2)質(zhì)子束輸出平均功率P信息獲取P為單位時(shí)間從加速器射出的質(zhì)子的動(dòng)能第三步：條理作答第二步：找解題突破口2.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖8－4－11所示。這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是 (

)圖8－4－11[變式訓(xùn)練]A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C．離子從磁場(chǎng)中獲得能量D．離子從電場(chǎng)中獲得能量解析：回旋加速器的兩個(gè)D形盒間的空隙分布著周期性變化的電場(chǎng)，不斷地給離子加速使其獲得能量，D正確；而D形盒處分布有恒定不變的磁場(chǎng)，具有一定速度的帶電粒子在D形盒內(nèi)受到磁場(chǎng)的洛倫茲力提供的向心力而做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力不做功故不能使離子獲得能量，C錯(cuò)；離子源在回旋加速器的中心附近，A正確，B錯(cuò)誤。答案：AD[示例]如圖8－4－12所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，質(zhì)子從下半盒的質(zhì)子源由靜止出發(fā)，圖8－4－12加速到最大能量E后，由A孔射出。則下列說法正確的是 (

)糾錯(cuò)藍(lán)本——對(duì)粒子加速器的幾點(diǎn)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)2．知識(shí)應(yīng)用方面[失誤探因]

1．審題方面(1)由于忽視相對(duì)論效應(yīng)而漏選A項(xiàng)；(2)由于沒有注意質(zhì)子是從下半盒的質(zhì)子源出發(fā)的而錯(cuò)選D。

[名師點(diǎn)評(píng)][隨堂鞏固提升]1.如圖8－4－13是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意

圖，金屬板M、N正對(duì)著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R。

在極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。圖8－4－13

當(dāng)?shù)入x子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向

右進(jìn)入極板時(shí)，下列說法中正確的是 (

)A．N板的電勢(shì)高于M板的電勢(shì)B．M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)C．R中有由b向a方向的電流D．R中有由a向b方向的電流解析：根據(jù)左手定則可知正電荷向上極板偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向下極板偏轉(zhuǎn)，則M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；M板相當(dāng)于電源的正板，那么R中有由a向b方向的電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。答案：BD2.如圖8－4－14所示，有一混合正離子束先

后通過正交的電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁

場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子流在區(qū)域Ⅰ中圖8－4－14

不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具

有相同的 (

)A．速度 B．質(zhì)量C．電荷量 D．比荷答案：AD3.如圖8－4－15所示，一塊通電金屬板放在磁場(chǎng)

中，板面與磁場(chǎng)垂直，板內(nèi)通有如圖所示方向

的電流，a、b是金屬板左、右邊緣上的兩點(diǎn)，

若a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa和φb，兩點(diǎn)的電圖8－4－15

勢(shì)相比有 (

)A．φa＝φb

B．φa>φbC．φa<φb D．無法確定解析：由左手定則知，金屬板內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)的自由電子必受向左的洛倫茲力作用，故最后金屬板的左側(cè)面聚集自由電子，電勢(shì)低；右側(cè)面聚集正電荷，電勢(shì)高，即φa<φb。答案：C4.(2019·襄陽調(diào)研)某制藥廠的污水處理站的管

道中安裝了如圖8－4－16所示的流量計(jì)，該

裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左、右兩端開口，在垂直于上、下底圖8－4－16

面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前、

后兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，當(dāng)含有大量正、

負(fù)離子(其重力不計(jì))的污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝

置時(shí)，利用電壓表所顯示的兩個(gè)電極間的電壓U，就可

測(cè)出污水流量Q(單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積)。則下列說

法正確的是 (

)A．后表面的電勢(shì)一定高于前表面的電勢(shì)，與正、負(fù)哪種離子多

少無關(guān)B．若污水中正、負(fù)離子數(shù)相同，則前、后表面的電勢(shì)差為零C．在一定范圍內(nèi)，流量Q越大，兩個(gè)電極間的電壓U越大D．污水中離子數(shù)越多，兩個(gè)電極間的電壓U越大解析：由左手定則可知，正、負(fù)離子從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，正離子向后表面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯(cuò)誤；在一定范圍內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得U＝Bdv，因此流量Q越大，離子運(yùn)動(dòng)速度越大，兩個(gè)電極間的電壓U也就越大，C正確，D錯(cuò)誤。答案：AC5．如圖8－4－17所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L(zhǎng)，忽略重力的影響。圖8－4－17(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大??；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。演練知能檢測(cè)見“限時(shí)集訓(xùn)（二十七）”[教師備選題庫(kù)]1.(2019·惠州4月?？?質(zhì)譜儀的原理如圖1所示。從粒子源S出來時(shí)的粒子速度很小，可以看做初速度為零，粒子經(jīng)過電場(chǎng)加速后進(jìn)入有界的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，并沿著半圓周運(yùn)動(dòng)而達(dá)到照相底片上的P點(diǎn)，測(cè)得P點(diǎn)到入口的距離為x，則以下說法正確的是(

)A．僅加速電壓增大，其他量不變，則x增大B．僅勻強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng)，其他量不變，則x增大C．僅粒子的質(zhì)量增大，其他量不變，則x增大D．僅粒子的電荷量增加，其他量不變，則x增大圖1答案：AC2.(2019·長(zhǎng)春四校聯(lián)考)如圖2所示為一種獲得高