2、=的带电粒子选择出来.改变匀强电场或匀强磁场的大小,就可以选择出所需速度的带电粒子,这个装置就叫做速度选择器.注意:速度选择器只选择速度的大小而不选择粒子的种类,即粒子的速度只要满足v=就能沿直线匀速通过速度选择器,而与粒子的电性、电荷量、质量无关.【典题演示1】 (单选)在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子( )A.一定带正电B.速度v=C.若速度v>,粒子一定不能从板间射出D.若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动练习一:如图所示的平行板器
3、件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直,具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同.利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器.若正离子(不计重力)以水平速度v=射入速度选择器,则( ) A.正离子从P孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器B.正离子从Q孔射入后,能沿着图示虚线路径通过速度选择器C.仅改变离子的电性,负离子从P孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器D.仅改变离子的电荷量,正离子从P孔射入后,不能沿图示虚线路径通过速度选择器小结:质谱仪的工作原理
4、如图所示,带电粒子(设初速度为零)经加速电压为U的加速电场加速,由动能定理qU=mv2,加速后得到的速度为v=,再垂直于磁场方向射入同一匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动,经半个圆周打到照相底片上,带电粒子运动半径r==.由于B与U的值是预先设定的,若已知粒子所带电荷量q,则可测出该带电粒子的质量m=,所以质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具.【典题演示2】 (多选)(xx·盐城中学)如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图.此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有
5、均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距离的各点的电场强度大小相等;磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场;胶片MO.由粒子源发出的不同带电粒子经加速电场加速后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直于磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点.粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受的重力.下列说法中正确的是( )A.从小孔S进入磁场的粒子的速度大小一定相等B.从小孔S进入磁场的粒子的动能一定相等C.打到胶片上同一点的粒子初速度大小一定相等D.打到胶片上位置距离O点越远的粒子,比荷越小练习二:(
6、xx·如东中学)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是( )A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带正电C.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,粒子的比荷越小练习三：质谱仪是一种分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S产生质量为m、电荷量为q的钾离子,离子出来时速度很小,可视为零.离子经过电势差为U的电场加速后,沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,经半圆周到达照相底片上的P点.(1)求粒子进入磁场时的速度v0.(2)求P点到入口S
7、1的距离x.(3)在实验过程中由于仪器不完善,加速电压在平均值U附近变化±ΔU,求需要以多大相对精确度维持加速电压值,才能使钾39、钾41的同位素束在照相底片上不发生覆盖.小结:磁流体发电机的工作原理磁流体发电机的原理是大量等离子气体(高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒)喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上产生电势差,此时B板的电势高.设A、B平行金属板的面积为S,相距为d,喷入气体速度为v,板间磁场的磁感应强度为B,当等离子气体匀速通过A、B板间时,A、B板上聚集的电荷最多,板间电势差最大,即为电
8、源电动势,此时离子受力平衡,q=qvB,电动势E=Bdv.【典题演示3】 (多选)如图所示是磁流体发电机的示意图,在间距为d的平行金属板A、C间,存在磁感应强度为B、方向垂直纸面
