第 4 课 复合场中的 STS 题型探究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＝mv2.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＝m．由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r＝，m＝，＝．2．回旋加速器．(1)构造：如图所示，D1、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．(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过 D 形盒缝隙，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＝，得 Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 B 和 D 形盒半径 R 决定，与加速电压无关．3．速度选择器．(如图所示)(1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 互相垂直．这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qE＝qvB，即 v＝．4．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 B 是发电机正极．(3)磁流体发电机两极板间的距离为 l，等离子体速度为 v，磁场的磁感应强度为 B，则两极板间能达到的最大电势差 U＝Blv．(4)电源电阻 r＝，外电阻 R 中的电流可由闭合电路欧姆定律求出，即 I＝＝．5．电磁流量计．工作原理：如图所示，圆形导管直径为 d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b 间出现电势差，形1成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b 间的电势差就保持稳定，即：qvB＝qE＝q，所以 v＝，因此液体流量 Q＝Sv＝·＝.6．霍耳效应．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、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象称为霍耳效应，所产生的电势差称为霍耳电势差，其原理如图所示． 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如右图为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为 m、带电量为 q 的带电粒子(不计重力)，经电压为 U 的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为 B 的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的 P 点，设 OP＝x，则在下图中能正确反映 x 与 U ...
