帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件

例1:如圖所示為一“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上豎直方向的電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO’運(yùn)動(dòng)，由O’射出，不計(jì)重力作用，可能達(dá)到上述目的的辦法有哪些？帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)OabO'例1:如圖所示為一“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件質(zhì)譜儀原理分析1、質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具2、基本原理將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一電場(chǎng)加速再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于粒子動(dòng)量不同，引起軌跡半徑不同而分開(kāi)，進(jìn)而分析某元素中所含同位素的種類(lèi)3、推導(dǎo)質(zhì)譜儀原理分析1、質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件例2:如圖所示，有a、b、c、d四個(gè)離子，它們帶等量同種電荷q,質(zhì)量關(guān)系：ma=mb＜mc=md，速度關(guān)系:υa<υb=υc<υd,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1電場(chǎng)強(qiáng)度為E的速度選擇器后，有兩個(gè)離子從速度選擇器中射出，進(jìn)入B2磁場(chǎng)，由此可判定A1A2A3A4軌跡分別對(duì)應(yīng)什么離子？帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)A3A1B1B2A2A4例2:如圖所示，有a、b、c、d四個(gè)離子，它們帶等量同種電荷例4:如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U，電流I和B的關(guān)系為：,式中的比例系數(shù)K稱(chēng)為霍爾系數(shù)。設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速率為v,電荷量為-e,

問(wèn)：(1)

(2)F洛=？(3)UA′A=

U時(shí)，F(xiàn)電=？(4)當(dāng)靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)證明霍爾系數(shù)滿(mǎn)足：

帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（全國(guó)高考）例4:如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感霍爾效應(yīng)可解釋如下：

外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。霍爾效應(yīng)可解釋如下：

外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)磁流體發(fā)電機(jī)的原理磁流體發(fā)電機(jī)的原理帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件dLS例3:等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集到a、b板上，產(chǎn)生電勢(shì)差。設(shè)a、b平行金屬板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，正對(duì)面積為S，相距d，等離子氣體的電阻率為ρ，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過(guò)a、b板間時(shí)，求：(1)兩板間電勢(shì)差U？(2)通過(guò)R的電流I？帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)abdLS例3:等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)

例4（江西省試題）：圖-4為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖。設(shè)兩金屬板間的距離為d，兩極板間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。等離子體垂直進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為v,單個(gè)離子所帶的電量為q。離子通道（即兩極板內(nèi)所圍成空間）的等效電阻為r，負(fù)載電阻為R。求（1）該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)；（2）發(fā)電機(jī)的總功率。答案（1）電動(dòng)勢(shì)E=Bdv(2)總功率

電磁流量計(jì)根據(jù)霍爾效應(yīng)其原理可解釋為：所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)。導(dǎo)電液體中的自由電荷（正負(fù)離子）在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差。當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定。

由qvB=Eq=，可得v=，

流量Q=sv=電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)根據(jù)霍爾效應(yīng)其原理可解釋為：所示，一圓形導(dǎo)管直徑為磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其原理可解為：如圖-7所示，一塊導(dǎo)體接上a、b、c、d四個(gè)電極，將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)之中，a、b間通以電流I，c、d間就會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，只要測(cè)出c、d間的電勢(shì)差U，就可測(cè)得B。霍爾效應(yīng)（磁強(qiáng)計(jì)）磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其原理可解為：霍爾效應(yīng)（磁強(qiáng)計(jì)）①導(dǎo)體中通過(guò)電流時(shí)，在運(yùn)動(dòng)的電荷為電子，帶負(fù)電；②當(dāng)電子所受電場(chǎng)力與洛侖茲力相等時(shí)，導(dǎo)體上、下側(cè)電勢(shì)差穩(wěn)定。設(shè)c、d間電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定，則U=EL，此時(shí)導(dǎo)電的自由電荷受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力相平衡，Eq=qvB，式中v為自由電荷的定向移動(dòng)速度。由此可知，。設(shè)導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，則電流I=nqsv，式中S為導(dǎo)體橫截面積，S=Ld。因此，由此可知B∝U。這樣只要將裝置先在已知磁場(chǎng)中定出標(biāo)度，就可通過(guò)測(cè)定U來(lái)確定B的大小了霍爾效應(yīng)（磁強(qiáng)計(jì)）①導(dǎo)體中通過(guò)電流時(shí)，在運(yùn)動(dòng)的電荷為電子，帶帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件帶電粒子電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)幾種儀器課件回旋加速器名師1號(hào)P284第6、9題；P297第13題回旋加速器名師1號(hào)P284第6、9題；P297第13題★★⑵疊加場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中只少有兩個(gè)同時(shí)出現(xiàn)在同一區(qū)域）◆速度選擇器①任何一個(gè)存在正交電場(chǎng)的磁場(chǎng)的空間都可看作速度選擇器②速度選擇器只選擇速度而不選擇粒子的種類(lèi)，只要v=E/B，粒子就能沿直線勻速通過(guò)選擇器，而與粒子的電性、電荷量、質(zhì)量無(wú)關(guān)。（不計(jì)重力）③對(duì)于確定的速度選擇器有確定的入口與出口?！锶鐖D所示，在平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖，有一束正電荷沿中心線方向水平射入，卻分成三束分別由a、b、c三點(diǎn)射出，問(wèn)可以確定的是這三束帶電粒子的什么物理量不相同?(重力不計(jì))名師1號(hào)P283第3題⑵疊加場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中只少有兩個(gè)同時(shí)出現(xiàn)在同一區(qū)域）◆磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)（磁強(qiáng)計(jì)）磁流體發(fā)電機(jī)①進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子帶正、負(fù)電荷②當(dāng)Eq=Bqv時(shí)兩板