3.8电磁场在实际中的应用学案及练习题-新课标人教版选修3-1.docVIP

3.8电磁场在实际中的应用 编写：陈海燕 审核：陶海林 【知识要点】 1、带电粒子速度选择器 如图是一种质谱仪的示意图，其中MN板的左方是带电粒子速度选择器。选择器内有正交的匀强电场E和匀强磁场B，一束有不同速率的正离子水平地由小孔S进入场区，路径不发生偏转的离子的条件是________，即能通过速度选择器的带电粒子必是速度为v＝________的粒子，与它带多少电和何种电性，质量为多少都无关 2、回旋加速器 回旋加速器是利用电场对电荷的 作用和磁场对运动电荷的 作用来获得高能粒子的装置。由于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T＝________，与速率和半径无关，所以只要交变电场的变化周期 粒子运动的周期，就可以使粒子每次通过电场时都能得到加速；粒子通过D形金属扁盒时，由于金属盒的静电屏蔽作用，盒内空间的电场极弱。所以粒子只受洛伦兹力作用而做 ， 3、质谱仪 如图所示是一种质谱仪的示意图，其中MN板的左方是带电粒子速度选择器，选择器内有正交的匀强磁场和匀强电场，一束有不同速率的正离子水平地由小孔进入场区。经过速度选择器后的相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场中做匀速圆周运动，不同比荷的离子________不同。P位置为照相底片上记录________的位置。 4、磁流体发电机 如图是磁流体发电机示意图，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上、下偏转而聚焦到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距l，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚焦的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。则电动势E＝________，R中电源I＝________，方向 。 5、电磁流量计 电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。导电液体中的自由电荷（正、负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a，b间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差为U保持稳定。流量Q＝________。 【典型例题】 例1．如图所示，不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器，恰好都能沿直线穿过，然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场，偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点。下列说法中不正确的有（ ） A．这两种二价离子一定都是负离子 B．速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里 C．打在M、N两点的离子的质量之比为OM：ON D．打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等 例2、如图所示为一回旋加速器的示意图，已知D形盒的半径为R，中心O处放有质量为m、带电量为q的正离子源，若磁感应强度大小为B，求：（1）加在D形盒间的高频电源的频率；（2）离子加速后的最大能量；（3）离子在第n次通过窄缝前后的速度和半径之比。 例3、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的。离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向、进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片P上。实验测得：它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流强度为I。求：（1）t秒内射到照相底片P上的离子的数目；（2）单位时间穿过入口处S1离子束流的能量；（3）试证明这种离子的质量为。 【课堂检测】 1、如图所示，一厚为d、宽为b、长为l的的载流导体薄板放在磁感应强度为B的磁场中，电流强度为I，薄板中单位体积内自由电荷的数目为n，自由电荷的电量为－e，如果磁场与薄板前后表面垂直，则板的上下两表面AA′间会出现电势差，这现现象叫霍尔效应，AA′间的电势差叫霍尔电势差UH（或霍尔电压）。（1）试判断上下两表面的电势高低情况；（2）试说明霍尔电势差UH与题述中的哪些物理量有关，并推证出关系式。 2、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示.磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电于束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多大 新课标第一网 3.8电磁场在实际中的应用 班级 姓名 学号 1.如果用同一回旋加速器分别加速氚核（）和α粒子（）比较它们所加的高频交流电源