《磁场的综合应》ppt课件

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1、磁场的综合应用一、质谱仪二、速度选择器三、回旋加速器06年广东东莞中学高考模拟试题807年佛山市教学质量检测807届广东省惠阳市综合测试卷三22007年高考广东卷15(3)江苏省如东高级中学07年2月期末试卷192007年高考江苏卷17磁场的综合应用一、质谱仪带电粒子在复合场中的运动规律广泛应用于近代物理的许多实验装置中，如质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等，因此，在复习中应将基础理论知识融入实际应用之中，提高分析和解决实际问题的能力。以下的两种装置都可以用来测定带电粒子的荷质比.也可以在已知电量的情况下测定粒子质量。⑴带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强

2、度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,则有：NUOMB可得⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有：MB2EB1NqE=qvB1可得：二、速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成“速度选择器”。带电粒子（不计重力）必须以唯一确定的速度才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛仑兹力和电场力的平衡得出：vBEqvB=Eq⑴这个结论与离子带何种电荷、电量多少都无关。⑵若速度小于这一速度，电场力将大于洛仑兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛仑兹

3、力也将增大；若大于这一速度，将向洛仑兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小,洛仑兹力也将减小，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线。三、回旋加速器利用带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关的特点，可以作成回旋加速器。在AA和A′A′间加交变电压，其周期与粒子运动周期相同。带电粒子在两个D形金属盒之间运动时，被电场加速；在D形金属盒内运动时，由于D形金属盒可以屏蔽电场，因此带电粒子只受洛仑兹力作用而作匀速圆周运动。D形金属盒的半径与粒子的最大动能对应。用此装置可以将质子加速到约20MeV。BAA′A′BA0A06年广东东莞中学高考模拟试题88．回旋加速器是加

4、速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速．两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子（电荷量为q质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是：()A．增大匀强电场间的加速电压B．减小狭缝间的距离C．增大磁场的磁感应强度D．增大D形金属盒的半径dRBU解：CD07年佛山市教学质量检测88．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的

5、两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场(其频率为f),使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U。则下列说法中正确的是：()A．增大匀强电场间的加速电压，被加速粒子最终获得的动能将增大；B.增大磁场的磁感应强度,被加速粒子最终获得的动能将增大；C.被加速粒子最终速度大小不超2πfR；D.增大匀强电场间的加速电压,被加速粒子在加速器中运动的圈数将减少。dRBUBCD07届广东省惠阳市综合测试卷三22.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在

6、该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U．若用Q表示污水流量（单位时间内打出的污水体积），下列说法中正确的是（）A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关前表面cabQB解见下页BD解：由左手定则，正离子向后表面集中，负离子向前表面集中，前后表

7、面形成电势差，前表面的电势一定低于后表面的电势。设液体中离子的带电量为q，污水的速度为v∵Bqv=qU/b∴U=vBb电压表的示数与q无关，即与污水中离子浓度无关流量Q=V/t=LS/t=vS=vbc=cU/B即Q与U成正比，与a、b无关2007年高考广东卷15(3)15.(3)带电粒子的荷质比q/m是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的荷质比,实验装置如图13所示。①