第八章第3单元磁场对运动电荷的作用(3)VIP免费

第九章第3单元磁场对运动电荷的作用（3）【学习目标】掌握洛仑兹力的实际应用，学会提炼物理模型【自主学习】1、粒子速度选择器如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为E。同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。一束带电粒子以大小为v的速度从左边S处沿图中虚线方向入射，当时，即时，粒子将能通过M孔，从平行金属板中飞出。2、磁流体发电机【例1】沿水平方向放置的平行金属板的间距为d，两板之间是磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示，一束在高温下电离的气体（等离子体），以v射入磁场区，在两板上会聚集电荷出现电势差，求：（1）M、N两板各聚集何种电荷？（2）M、N两板间电势差可达多大？3、电磁流量计【例2】如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其每边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电流体的流量Q。4、霍尔效应【例3】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=KIB/d。式中的比例系数K称为霍尔系数。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（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件，证明霍尔系数为K=1/ne，其中n代表导体板单位体积中自由电子的个数。1M5、质谱仪(1)构造：如图所示，由粒子源、、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①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.②由①②两式可得出需要研究的物理量如：粒子轨道半径r=、粒子质量m=、比荷：q/m=。6、回旋加速器(1)构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接电源．D形盒处于匀强磁场中．(2)原理：交流电的周期和相等，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，得Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由和D形盒半径R决定，与加速电压．【例4】1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t；5、磁流体发电机【例5】沿水平方向放置的平行金属板的间距为d，两板之间是磁感应强度为B的匀强磁场，如图所示，一束在高温下电离的气体（等离子体），以v射入磁场区，在两板上会聚集电荷出现电势差，求：（1）M、N两板各聚集何种电荷？（2）M、N两板间电势差可达多大？6、电磁流量计【例6】如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其每边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U，求管内导电流体的流量Q。27、霍尔效应【例5】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=KIB/d。式中的比例系数K称为霍尔系数。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（2）电子所受的洛伦兹力的大小为；（3...