帶電粒子在復合場中運動的應用實例_第1頁
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文檔簡介

1、帶電粒子在復合場中運動的應用實例1速度選擇器(1)平行板中電場強度E和磁感應強度B互相 這種裝置能把具有一定 的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器。(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是 ,即v 。 例1.(單選)如右圖所示,有一混合正離子束先后通過正交電場、磁場區域和勻強磁場區域,如果這束正離子束在區域中不偏轉,進入區域后偏轉半徑又相同,則說明這些正離子具有相同的 ( )A動能 B質量 C電荷量 D比荷2質譜儀(1)構造:如圖所示,由粒子源、_、_和照相底片等構成。(2)原理:粒子由靜止被加速電場加速,根據動能定理可得關系式_。粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉,做勻速圓周運動,根據

2、牛頓第二定律得關系式 。由兩式可得出需要研究的物理量,如粒子軌道半徑、粒子質量、比荷。r_,m_,_。例2.(多選)如圖所示,一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強磁場(磁感應強度為B)和勻強電場(電場強度為E)組成的速度選擇器,然后粒子通過平板S上的狹縫P進入另一勻強磁場(磁感應強度為B),最終打在A1A2上,下列表述正確的是 ( ) A粒子帶負電B所有打在A1A2上的粒子,在磁感應強度為B的磁場中的運動時間都相同C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D粒子打在A1A2的位置越靠近P,粒子的比荷越大3回旋加速器(1)構造:如圖所示,D1、D2是半圓形金屬盒,D形盒的縫隙處接_電源。

3、D形盒處于勻強磁場中。(2)原理:交流電的周期和粒子做圓周運動的周期_,粒子在圓周運動的過程中一次一次地經過D形盒縫隙,兩盒間的電勢差一次一次地反向,粒子就會被一次一次地加速。由qvB,得Ekm ,可見粒子獲得的最大動能由_和D形盒 決定,與加速電壓無關。例3.(單選)回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電源的兩極相連的兩個D形盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中,關于回旋加速器的下列說法正確的是 ( )A狹縫間的電場對粒子起加速作用,因此加速電壓越大,帶電粒子從D形盒射出時的動能越大B磁場對帶

4、電粒子的洛倫茲力對粒子不做功,因此帶電粒子從D形盒射出時的動能與磁場的強弱無關C帶電粒子做一次圓周運動,要被加速兩次,因此交變電場的周期應為圓周運動周期的二倍D用同一回旋加速器分別加速不同的帶電粒子,一般要調節交變電場的頻率4磁流體發電機(1)磁流體發電是一項新興技術,它可以把 直接轉化為電能。(2)根據左手定則,如右圖中的B是發電機 。(3)磁流體發電機兩極板間的距離為L,等離子體速度為v,磁場磁感應強度為B,則兩極板間能達到的最大電勢差U 。(4)電源電阻rL/S,外電阻R中的電流可由閉合電路 求出,即I 。例4如圖所示,磁流體發電機的極板相距d0.2m,極板間有垂直于紙面向里的勻強磁場,

5、B1.0T。外電路中可變負載電阻R用導線與極板相連。電離氣體以速率v1100m/s沿極板射入,極板間電離氣體等效內阻r0.1,試求此發電機的最大輸出功率為多大?5電磁流量計工作原理:如圖所示,圓形導管直徑為d,導電液體在管中向左流動,導電液體中的自由電荷(正、負離子),在洛倫茲力的作用下橫向偏轉,a、b間出現電勢差,形成電場,當自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時,a、b間的電勢差就保持穩定,即:qvBqEq,所以v ,因此液體流量QSv·。6霍爾效應:在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導體,當與電流方向垂直時,導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現了,這種現象稱為霍爾效應。所產生的電勢差稱為霍爾電勢差,其原理如圖所示。例5(多選)利用如圖所示的方法可以測得金屬導體中單位體積內的自由電子數n,現測得一塊橫截面為矩形的金屬導體的寬為b,厚為d,并加有與側面垂直的勻強磁場B,當通以圖示方向電流I時,在導體上、下表面間用

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