电场与磁场在实际中的应用

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1、电场与磁场在实际中的应用电场与磁场在实际中的应用要点一速度选择器即学即用1如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原的运动方向,有些未发生任何偏转如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论（）A它们的动能一定各不相同B它们的电荷量一定各不相同它们的质量一定各不相同D它们的电荷量与质量之比一定各不相同答案D要点二质谱仪即学即用2质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,它的构造如图所示设从离子S产生出的正离子初速度为零,经过加速电场加速

2、后,进入一平行板电容器中,电场强度为E的电场和磁感应强度为B1的磁场相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中所示的直线穿过两板间的空间而不发生偏转,再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后打在记录它的照相底片上的P点若测得P点到入口处S1的距离为s,证明离子的质量为=答案离子被加速后进入平行板电容器,受到的水平的电场力和洛伦兹力平衡才能够竖直向上进入上面的匀强磁场,由qvB1=qE得v=E/B1,在匀强磁场中,将v代入,可得=要点三回旋加速器即学即用3回旋加速器是用加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属盒,两盒分别和一高频交流电两极相接,以便在盒间

3、的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,离子置于盒的圆心附近若离子射出的离子电荷量为q,质量为,粒子最大回转半径R,其运动轨迹如图所示求:（1）两个D形盒内有无电场?（2）离子在D形盒内做何种运动?（3）所加交流电频率是多大?（4）离子离开加速器的速度为多大?最大动能为多少?答案（1）无电场（2）做匀速圆周运动,每次加速之后半径变大（3）（4）要点四霍尔效应即学即用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的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现

4、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U=式中的比例系数称为霍尔系数霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动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洛伦兹力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设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:（1）达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势下侧面A′的电势（填“高于”“低于”或“等于”）;（2）电子所受的洛伦兹力的大小为;（3）当导体板上下两侧之间的电势差

5、为U时,电子所受静电力的大小为;（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条,证明霍尔系数为=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数答案（1）低于（2）evB（3）e（4）由F=F电得evB=eU=hvB导体中通过的电流I=nev•d•h由U=得hvB==得=题型1带电粒子在组合场中运动【例1】如图所示,在>0的空间中存在匀强电场,场强沿轴负方向;在<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直x平面（纸面）向外一电荷量为q、质量为的带正电的运动粒子,经过轴上=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过轴上

6、=-2h处的P3点不计重力求:（1）电场强度的大小（2）粒子到达P2时速度的大小和方向（3）磁感应强度的大小答案（1）（2）,与x轴成4°角（3）题型2带电粒子在重叠场中运动【例2】如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=17T小球1带正电,其电荷量与质量之比=4/g,所受重力与电场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上小球1向右以v0=239/s的水平速度与小球2正碰,碰后经过07s再次相碰设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内（取g=10/s2）（1）电场强度E的

7、大小是多少?（2）两小球的质量之比是多少?答案（1）2N/（2）11题型3科技物理【例3】飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入、N板间的偏转控制区,到达探测器已知元电荷电荷量为e,a、b板间距为d,极板、N的长度和间距均为L不计离子重力及进入a板时的初速度（1）当a、b间的电压为U1时,在、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器请导出离子的全部飞行时间与荷质比（=）的关系式（2）去掉偏转电压U2,