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《专题29+带电粒子在现代科技中的应用-2017-2018学年高二物理专题提升之电学+word版含解析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、质谱仪1E?7674737270V11丄LtE•讥••••匹•'、・、、:、・・・・/・・、z回旋加速器专題29带电粒子在现代科技中的应用一：专题概述带电粒子在现代科技中的应用实例规律装置原理图粒子由静止被加速电场加速：qb—^mv,在磁2场屮做匀速圆周运动，qvB=也,则比荷纟=rm2U交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动过程中每次经过〃形盒缝隙都.,,,mvqr£被加速。由qvB=得&=~qrIm速度选择器xMXXX—%BXXXX[IF若qwB=Eq,即旳=牙粒子做匀速直线运动电磁流里计X”VXXX
2、DBdXXX
3、XaxxXL?磁流体发电机-等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带TJ•正、负电荷，两极电压为〃时稳定，q%B,U=vMXX6XTD1Uc~q=qv^所以C缶’所以片vs=nDU~B霍尔元件当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差典例精讲1.质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU=*M•2mv粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB=—由两式可得出需要研究的
4、物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷.1伽〃qr^q2Ur=~BV~帀,方=乔・典例1：如图所示，一个质量为〃人电荷量为e的粒子从容器畀下方的小孔S,无初速度地飘入电势差为〃的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为〃的匀强磁场中，最后打在照相底片〃上.下列说法正确的是).A.粒子进入磁场时的速率r=B.粒子在磁场中运动的时间t=2兀刃~cBC.粒子在磁场中运动的轨道半径厂=寺2mUD.若容器A中的粒子有初速度，则粒子仍将打在照相底片上的同一位置【答案】AC【解析】在加速电场中由动能定理得0匕=苏朋，所叹粒子进入磁场时的速度★=、驚，A正
5、确；由嗣=哥得粒子的半径&第=?竽:C正确；粒子在磁场中运动了半个周期『=#=器，B错误；若容器A中的粒子有初速度，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径发生变化，不能打在底片上的同一位羞，D错1天・1.回旋加速器(1)构造：如图所示，必、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源.D形盒处于匀强磁场中.接交流电源u(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期桓笺，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝可见粒子2mv隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速.由qvB=—,获得的最大动能市磁感应强度和D形盒半径决定
6、，与加速电压无关.典例2：回旋加速器工作原理示意图如图所示,磁感应强度为〃的匀强磁场与盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的吋间可忽略，它们接在电压为U.频率为f的交流电源上.若力处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法屮正确的是()A.若只增大交流电压〃;则质子获得的最大动能增大B.若只增大交流电压«则质子在回旋加速器中运行时间会变短C.若磁感应强度〃增大，交流电源频率f必须适当增大才能正常工作D.不改变磁感应强度〃和交流电源频率/；该回旋加速器也能用于加速Q粒子【答案】BC【解析】当粒子从D形盒中出来时速度最犬,扌瞬尹拙二碑，
7、得%詈与半径成正比，与电压无关，故A项错误;加速电压越犬，回旋次数越少，所以运行时间短,B项正确;若磁感应强度占増;t根据卩詈粒子在碗场中的周期变短，频率变犬，回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交变电流的周期相等'所以交变电流的频率也要变大£项正确;根据丁詈,知质子换成U粒子,比荷发生变化，则在盛场中运动的周期发生变化，故需要改变磁感应强度或交变电流的周期,D项错误.1.(1)磁流体发电机(1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能。(2)根据左手定则，如图中的E是发电机正极。U⑶磁流体发电机两极板间的距离为人等离子
8、体速度为匕磁场的磁感应强度为E则由qE=^=qvB得两极板间能达到的最大电势差U=Blv.(2)电磁流量计XX4-XXXX/>XX工作原理:如图所示，圆形导管直径为a用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的口由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下横向偏转,臼、方间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛UUnd2伦兹力平衡时,$、力间的电势差就保持稳定，即qvB=qE=qd,所以Bd,因此液体流量Q=Sv^4(3)霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都
9、垂直的方向上出现了电势差，这种现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差，其原理如图所示.典例3：磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图，平行金属板〃、〃2间有一个很强的磁场，将
