1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第36課時：常見的電磁儀器班級 姓名 一、速度選擇器:原 理 圖工 作 原 理說 明電場力F與洛侖茲力f方向相反，這個結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無關(guān)若速度小于這一速度，電場力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，動能將增大，洛倫茲力也將增大，粒子的軌跡既不是拋物線，也不是圓，而是一條復(fù)雜曲線；若大于這一速度，將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場力將做負(fù)功，動能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線?！纠?】如圖是粒子速度選擇器的原理示意圖，如果粒子的速率為v，那么【 】A帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過B帶負(fù)電粒子必須沿ba方

2、向從右側(cè)進(jìn)入場區(qū)，才能沿直線通過C不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場區(qū)，都能沿直線通過D不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場區(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)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是【 】A適當(dāng)減小電場強(qiáng)度EB適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離D適當(dāng)減小加速電壓U二、質(zhì)譜儀：原 理 圖工 作 原 理經(jīng)速度選擇器的各種帶電粒子，射入偏轉(zhuǎn)磁場（B），不同電性，不同荷質(zhì)比的粒子就會沉積在不同的地

3、方 由qE=qvB， s=2R，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】1922年英國物理學(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C在B2磁場中運(yùn)動半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D在B2磁場中運(yùn)動半徑越大的粒子，荷質(zhì)比越小【例4】質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的裝置，如圖所示，電容器兩極板相距為d，兩板間的電壓為U，極板間的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，一束電荷量相同的帶正電的粒子沿電容器的中線平

4、行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場，結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn)，設(shè)a、b兩點(diǎn)之間的距離為x，粒子所帶電荷量為q，如不計重力求：（1）粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2時的速度v為 ；（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差m為 ?！纠?】如圖所示的平行板器件中，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4T，方向垂直紙面向里，電場強(qiáng)度E2.0×105V/m，方向向下，PQ為板間中線。緊靠平行板右側(cè)邊緣的xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B20.25T，磁場邊界AO和y軸的夾角AOy45°。一束帶電荷量q8

5、.0×1019C的正離子從P點(diǎn)射入平行板間，沿中線PQ做直線運(yùn)動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為(0，0.2m)的Q點(diǎn)垂直于y軸射入磁場區(qū)域，離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向的夾角為45°90°之間。離子所受重力不計，則：（1）離子運(yùn)動的速度為多大？（2）離子的質(zhì)量應(yīng)在什么范圍內(nèi)？三、磁流體發(fā)電機(jī)：原 理 圖工 作 原 理說 明高速的等離子流射入平行板中間的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，在洛侖茲力作用下使正、負(fù)電荷分別聚集在A、B兩板，于是在板間形成電場當(dāng)滿足Bvq=Eq時，兩板間形成一定的電勢差合上電鍵S后，就能對負(fù)載供電由qvB=qE和U=Ed，得兩板間的電勢差（電源電動勢）

6、為=U= 即決定于兩板間距，板間磁感強(qiáng)度和入射離子的速度【例6】目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖所示表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的粒子，而從整體來說呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就聚集了電荷在磁極配置如圖中所示的情況下，下述說法正確的是【 】AA板帶正電 B有電流從B經(jīng)用電器流向AC若只減小磁場，發(fā)電機(jī)的電動勢增大D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力【例7】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)，金屬板置于磁場中，磁場方向

7、垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時，CD段導(dǎo)線受到力F的作用則【 】A若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右四、電磁流量計：原 理 圖工 作 原 理導(dǎo)電液體以一定的速度進(jìn)入加有勻強(qiáng)磁場的管道后，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當(dāng)ab間電場對電荷的作用力等于電荷所受的洛侖茲力時，兩板間形成一定的電勢差U由U = Bvd和Q =S0v、S0=(d/2)2，得管道內(nèi)液體的流量Q = 。【例8】醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電

8、極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場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中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看做是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160 V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為【 】A1.3 m/s，a正、b負(fù)B2.7 m/s，a正、b負(fù)C1.3 m/s，a負(fù)、b正 D2.7 m/s，a負(fù)、b正五、霍爾元件：

9、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)磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，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，導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間會形成穩(wěn)定的電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時，電勢差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得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測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B，當(dāng)通以圖示方向電流I時，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是【 】A上

10、表面電勢高 B下表面電勢高C該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為D該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為E當(dāng)僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時，上下表面間的電勢差將變大F若要利用該霍爾元件測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平六、回旋加速器：原 理 圖工 作 原 理帶正電的粒子在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，在磁場中運(yùn)動半個周期后進(jìn)入A間，同時在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，運(yùn)動半個周期后又一次回到A間，同時在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。帶電粒子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動的周期為T=2m/Bq，為達(dá)到

11、不斷加速的目的，只要在A A/上加上周期也為T的交變電壓就可以了?！纠?0】用如圖所示的回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的最大動能增加為原來的4倍，可采用下列哪幾種方法【 】A將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍B將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍C將交流電的頻率增大為原來的2倍D將兩D形金屬盒間的加速電壓增大為原來的2倍【例11】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【 】A粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動B粒子由A0運(yùn)動到A1比粒子由A2運(yùn)動到A3所用時間少C粒子的軌道半徑與它被電場加速的次數(shù)成正比D粒子的運(yùn)動周期和運(yùn)動速率成正比【例12】勞倫斯和利文斯設(shè)計出回旋加速器，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，帶電粒子穿過的時間可忽略磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電