1、速度選擇器質譜儀回旋加速器磁流體發電機霍爾效應電磁流量計一、速度選擇器裝置：平行板器件中，有正交的勻強電場和勻強磁場原理：帶電粒子垂直進入正交場時，只有某一速度的 粒子能沿直線運動，并從小孔中出來 其它速度的粒子將發生偏轉，不能從小孔中出來功能：只選擇速度，與粒子的電性、電量、質量無關v = E / BEq=Bvq二、質譜儀1、構造：粒子源加速電場偏轉磁場照相底片U2、用途：把不同比荷的粒子分開， 測量帶電粒子的荷質比和分析同位素。粒子源加速電場偏轉磁場照相底片Uv分析：q /m不同r不同打在相片的不同位置 在照片上會形成若干條譜線狀的細條每一條普線 對應于一定的荷質比三、回旋加速器（1）構造

2、：兩個半圓形的金屬盒，盒間有一窄縫，窄縫中有一粒子源。盒子處在勻強磁場中，窄縫區域無磁場，但有交變電場。 2工作原理： 粒子源發出帶電粒子，在窄縫中被電場加速，然后進入磁場做圓周運動，到達窄縫后又被加速，進入磁場又做圓周運動，如此這樣一直運動下去，最后會從盒子的外邊緣飛出。 AAAAv0v1v2v3v4AAAAv0v1v2v3v4（1）粒子每次進入狹縫都被電場加速： 交變電場的變化周期（2）粒子的最大速度和最大動能：= 粒子做圓周運動的周期。粒子的最大半徑rm = D形盒的半徑：R AAAAv0v1v2v3v4（3）粒子在金屬盒中運動的總時間旋轉圈數問題：加速電壓使粒子不斷加速，洛倫茲力并不對

3、粒子做功 但影響 最大動能的 是 B，而不是 U ，怎么解釋？分析：（1）加速電壓高，粒子每次加速后的動能增量大，回旋 半徑增加多，回旋次數少，被加速的次數少。（2）B越大，r增加得越少，粒子回旋次數增多，被加速次數 也越多，粒子的最大動能也越大。四、磁流體發電機1、等離子體： 氣體通常呈中性，但在高溫下，氣體會被電離成正負離子，這種狀態下的氣體稱為等離子體。 2、磁流體發電機的原理：（1）裝置：M、N為平行金屬，板間有勻強磁場， 讓等離子體從兩板之間垂直進入勻強磁場。MNv（2）磁流體發電機的原理：正負離子受到f洛偏轉打到兩金屬板上 兩板間產生電場、電壓。MNv當金屬板與用電器組成閉合回路，

4、金屬板相當于電源。電荷量積累到一定程度： f洛=F電 粒子不再偏轉兩板間電壓達到最大。此后的粒子均做勻速直線運動。此時兩板間電壓即為電源的電動勢.開始階段：電壓較小 f洛F電兩板上電荷增多場強、電壓增大。設：平行金屬板面積-S 間距-L 等離子體電阻率- 噴入氣體的速度-v 磁場的磁感強度-B 板外電阻 -R求：R中的電流Eq=qvB，E=Bv，=EL=BLv。電源內阻1、定義：當通有電流的導體處在垂直于電流方向的磁場中時， 會在導體的上、下表面產生電壓，這一現象稱為金屬導體IvfEqEfd2、霍爾電壓：導體的上、下表面所達到的穩定的電壓。五、霍爾效應3、霍爾電壓的計算式： 當磁場不太強時，電

5、勢差U、電流I和B的關系為：k-霍爾系數：+dbUHIB霍爾電壓：UH=Bvd. 霍爾電壓：由I= nqSv，v可表示為：I/nqS霍爾系數：S = bd例：如圖所示，長方形玻璃水槽中盛有 NaCl 水溶液， 在水槽的左右側 c、d 的內側各裝一導體片，使溶液中通 入沿x 軸正方向的電流I，沿y 軸正方向加恒定的勻強磁 場B，圖中a、b是垂直于z軸方向的前后兩側面，則： A. a 處電勢等于b 處電勢 B. a 處離子濃度大于b 處離子濃度 C. 溶液的上表面電勢等于下表面電勢 D. 溶液的上表面處 離子濃度大于下表面處 的離子濃度bcNaIdZxyB分析：（1）電解質中運動的鈉離子沿電流方向

6、運動（圖中為右） 而氯離子沿電流的反方向運動（圖中為左）。（2） 由左手定則，它們所受的洛侖茲力都使它們偏向a 側面, 故：a側面離子濃度大于b側面的離子濃度 但由于到達a側面的電荷量相互抵消，故a側面不帶電， b側面也不帶電，導體中無電場存在。因此：導體內各 點電勢均相等。故a、b側面電勢相等；上、下面也等（3）上、下表面離子濃度均相等。bcNaIdZxyB例：如圖所示,一塊通電的銅板放在磁場中, 銅板的板面與磁場垂直, 板內通有圖示方向的電流 a、b分別是銅板的左右邊緣的 兩點，則 A. 電勢ab B. 電勢ab C. 電流增大, a-b 增大 D. 其它條件不變,將銅板改為NaCl水溶液

7、時,空間各點的電勢大小與銅板導電時的情況一樣abI 分析：銅板中導電的電荷是電子，定向移動的速度方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷電子在磁場中偏轉的方向偏向a 側，a板帶負電，b板帶正電，發生霍爾效應，電勢a b。 穩定時，電子受力平衡 電解質中運動的 Na離子和Cl 離子受磁場力作用 均偏向b側, 使b 側離子濃度大于a 側的離子濃度, 則NaCl 水溶液中各處電勢都相等.三、電磁流量計1、用途：測量可導電流體（如污水）在管中的流量 （單位時間內通過管內橫截面的流體的體積）。bac2、模型：橫截面為長方形的一段管道，中空部分的長、寬、高 分別為圖中的 a、b、c，兩端與輸送液體的管道相連

8、 （圖中虛線），上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕 緣材料。 3、工作原理： 將流量計放在勻強磁場 B中,磁場方向垂直于前后兩面。當導電液體（正、負離子）流經該管道時，導體上下表面帶電，最終會達到穩定狀態（此時上、下表面間的電壓即為電源的電動勢）。 此后的導體流體將在管中做勻速運動，流過管內橫截面的流體的體積保持穩定。這時，就可測出：導電液體的流量Q （單位時間內通過管內橫截面的流體的體積）。bacBQ = vS = v bcQ 的計算公式：例：將流量計放在勻強磁場B中,磁場方向垂直前后 兩面。當導電液體流經流量計的流量穩定時，在 管外將流量計上、下兩表面間接入電阻R和電流 表。若用I表示測得的

9、電流值。已知流體的電阻率為，不計電流表的內阻，則可求得流量為 AI (bR+c/a) /B BI (aR+b/c) /B CI (cR+a/b) /B DI (R+bc/a) /BbacBAR（1）流量計上、下兩面間穩定的電勢差為： 由 qU/c = qvB 得： U=Bcv（2）電源內阻：r= l/S= c/ab（3）由 I=E/(R+c/ab) Bcv =I ( R+c/ab ) 得：v = I ( R+c/ab ) /Bc Q =vS= vbc = I (bR+c/a)/BbacBAR+-例：一塊金屬立方體三邊長度分別為a、b、c，將它連在直流電路中，電流表A的示數為I，如圖所示現于空間加上方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場，并于金屬塊前后兩表面之間連接一個直流電壓表V，其示數為U試求：（1）電壓表接線柱m、n中哪一個是正接線柱？ 哪一個是負接線柱？（2）金屬中的載流子（自由電子） 的定向運動的 速率v多大？（3）金屬中的載流子 密度n 多大？n：單位體積內由電荷數1） n、m誰是正接線柱？2）電子的速度v： 霍爾電勢差為U3）載流子的密度n：n為正、m為負由：I=nesv，得： 在原子反應堆中抽動金屬或在醫療器件中抽動血液等導電液時,由于不允許傳動的機械