带电粒子电磁场中运动常见几种仪器只是课件.ppt

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1、带电粒子电磁场中运动常见几种仪器质谱仪原理分析1、质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、基本原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类3、推导例2:如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷q,质量关系：ma=mb＜mc=md，速度关系:υa<υb=υc<υd,进入磁感应强度为B1电场强度为E的速度选择器后，有两个离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定A1A2A3A4轨迹分别对应什么离子？带电粒子在电磁

2、场中运动A3A1B1B2A2A4例4:如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明：当磁场不太强时，电势差U，电流I和B的关系为：,式中的比例系数K称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速率为v,电荷量为-e,问：(1)(2)F洛=？(3)UA′A=U时，F电=？(4)当静电力和洛伦兹力平衡时证明霍尔系数满足：带电粒子在电磁场中运动（全国高考）霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动

3、的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。磁流体发电机的原理dLS例3:等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生偏转而聚集到a、b板上，产生电势差。设a、b平行金属板的长度为L，正对面积为S，相距d，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过a、b板间时，求：(1)两板间电势差U？(2)通过R的电流I？带电粒子在电磁场中运动ab

4、例4（江西省试题）：图-4为磁流体发电机的示意图。设两金属板间的距离为d，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B。等离子体垂直进入磁场的速度为v,单个离子所带的电量为q。离子通道（即两极板内所围成空间）的等效电阻为r，负载电阻为R。求（1）该发电机的电动势；（2）发电机的总功率。答案（1）电动势E=Bdv(2)总功率电磁流量计根据霍尔效应其原理可解释为：所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b

5、间的电势差就保持稳定。由qvB=Eq=，可得v=，流量Q=sv=电磁流量计磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其原理可解为：如图-7所示，一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b间通以电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出c、d间的电势差U，就可测得B。霍尔效应（磁强计）霍尔效应（磁强计）①导体中通过电流时，在运动的电荷为电子，带负电；②当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，导体上、下侧电势差稳定。设c、d间电势差达到稳定，则U=EL，此时导电的自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，Eq=qvB，式中v为

6、自由电荷的定向移动速度。由此可知，。设导体中单位体积内的自由电荷数为n，则电流I=nqsv，式中S为导体横截面积，S=Ld。因此，由此可知B∝U。这样只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可通过测定U来确定B的大小了回旋加速器名师1号P284第6、9题；P297第13题★⑵叠加场（电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域）◆速度选择器①任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看作速度选择器②速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。（不计重力）③对于确定的速度选

7、择器有确定的入口与出口。★如图所示，在平行金属板间有匀强电场和匀强磁场，方向如图，有一束正电荷沿中心线方向水平射入，却分成三束分别由a、b、c三点射出，问可以确定的是这三束带电粒子的什么物理量不相同?(重力不计)名师1号P283第3题◆磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应（磁强计）磁流体发电机①进入磁场的粒子带正、负电荷②当Eq=Bqv时两板间电势差达到最大电磁流量计①流动的导电液体含有正、负离子U=Bdv②流量指单位时间内流过的体积：Q=Sv③当液体内的自由电荷所受电场力与洛仑兹力相等时，a、b间的电势差稳定。名师1号P297第15题★此课

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