现代五项技术

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1、现代五项技术一、速度选择器++++++++v—+BEv=E/Bv>E/BFfFf当F>f时，Eq>Bqv即：vE/B时，粒子作曲线运动。v

2、电荷数而不同质量数的原子互称同位素，质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器。演示例：如图所示是质谱仪的示意图。已知速度选择器中的磁场B1=0.40T，电场E=1.00×105N/C；偏转分离器中的匀强磁场B2=0.50T。现有带一个基元电荷电量的两种铜离子，在感光底片上得到两个感光点A1、A2，测得SA1=0.658m，SA2=0.679m。求两种铜离子的质量数。（已知e=1.60×10-19C，mp=1.67×10-27kg）三.磁流体发电机：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有磁感应强度为B的匀强磁场，一束等离子体不断地以速度v垂直喷射

3、入磁场，两板间会产生电势差并达到一稳定值，即电源的电动势。（1）分析磁流体发电机的工作原理。（2）求发电机的电动势多大？d原理B正电荷例题：磁流体发电机的原理图如图所示,设想在相距为d的两平行金属板间加一磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过开关和灯泡相连.等离子体,由于正､负离子一样多,且带电荷量均为q,将其以速度v喷入甲､乙两板之间,这时甲､乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能,试问:(1)图中哪个极板是发电机的正极?(2)发电机的电动势多大?(3)设灯泡的电阻为R,极板间电离气体的等效电阻为r，则发电机的输出功率多大?解析:(1)等离

4、子体从左侧射入磁场,正离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板,使甲板上积累正电荷,相应的乙板上积累负电荷,成为电源的正､负两极.甲板是发电机的正极.(2)当开关断开时,甲､乙两板间的电压即为电源的电动势.稳定时,甲､乙两板上积累的电荷不再增加,此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡,则有即得电源的电动势为E=Bdv.(3)由闭合电路欧姆定律得：I=E/（R+r)=Bdv/(R+r)所以发电机的输出功率P出=四、磁流量计原理：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，ab间出

5、现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，ab间的电势差就保持稳定。例4、一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示，在动脉血管的左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表。设血管的直径是d，磁场的磁感强度为B，电压表测出的电压为U，则血流速度大小为多少？流量为多少？由Eq=Bqv得：E=BvU=Ed=Bvd得：v=U/Bd流量：Q=Sv=πdU/4B一）．直线加速器五、回旋加速器二）、回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。3）、粒子

6、最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为r.今将质量为m、电量为q的质子从间隙中心处由静止释放，求粒子在加速器内加速后所能达到的最速度表达式.1.周期和频率：可根据粒子的质量和电量调整磁感应强度和交流电压的频率使或T圆周=T交变2.最大速度：当B、m、q一定时，粒子能获得的最大速度决定于盒半径。因为R最大=R盒所以可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B与D形盒半径R决定，与加速电压无关.f圆周=f交变3、注意1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的

7、磁感应强度来说，这个周期是恒定的。2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。3、由于侠义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大D形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗？回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（1）粒子的回转周期是多大？（2）高频电极的周期为多大？（3）粒子的最大动能是多大？（4）粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比(5)设D形盒的电

8、压为U,盒间距离为d,求加速到最大动能所需时间1931年，加利福尼