帶電粒子在復(fù)合場中的運動

帶電粒子在復(fù)合場中的運動龔衛(wèi)兵一、速度選擇器（1）如圖所示，帶電粒子所受重力可忽略不計，粒子在兩板間同時受到電場力和洛倫茲力，只有當二力平衡時，粒子才不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線從兩板間穿過。2粒子受力特點3粒子勻速通過速度選擇器的條件4速度選擇器的特點①速度選擇器對正、負電荷均適用。②速度選擇器中的E、B的大小和方向都具有確定的關(guān)系，改變其中任意一項，所選速度都會發(fā)生變化。③通過速度選擇器的粒子的速度大小和方向都是確定的，如果圖中粒子從右側(cè)進入會受到相同方向的電場力和洛倫茲力而打到板上。所以速度選擇器選擇的是速度而不是速率。④從功的角度看，由于帶電粒子的運動方向與電場力及磁場力方向垂直，故電場力、磁場力都對運動粒子不做功。例1：如圖所示,沿直線通過速度選擇器的正離子從狹縫S射入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場中,偏轉(zhuǎn)后出現(xiàn)的軌跡半徑之比為R1∶R2=1∶2,則下列說法正確的是A離子的速度之比為1∶2B離子的電荷量之比為1∶2C離子的質(zhì)量之比為1∶2D以上說法都不對二、磁流體發(fā)電機其原理是：等離子氣體噴入磁場，正、負離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差．設(shè)A、B平行金屬板的面積為S、相距L，等離子氣體的電阻率為ρ，當?shù)入x子氣體勻速通過A、B板間時A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，即為電源電動勢．此時離子受力平衡：E場q＝Bqv，即E場＝Bv，故電源電動勢E＝E場L＝BLv電源內(nèi)阻，R中電流I=三、電磁流量計電磁流量計原理：如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動，導(dǎo)電液體中的自由電荷正負離子在洛倫茲力作用下橫向偏移，上端a聚集負電荷，下端b聚集正電荷，a、b間出現(xiàn)電勢差．當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差保持穩(wěn)定．由Bvq＝Eq＝，得則流量例2：（01年高考）電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為A．B．C．D．四、霍爾效應(yīng)儀如圖，當電流通過霍爾效應(yīng)儀時，在垂直電流的方向上加上勻強磁場，導(dǎo)致儀器上下兩個表面產(chǎn)生電勢差試證明：H為霍爾系數(shù)，表達式例3如圖所示,一段長方體導(dǎo)電材料,左右兩端面的邊長都為a和b,內(nèi)有帶電量為q的某種自由運動電荷。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中,內(nèi)部磁感應(yīng)強度大小為B。當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時,測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U,且上表面的電勢比下表面的電勢低。由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正、負分別為A,負B,正C,負 D,正練3如圖所示,長方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液,在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片,使溶液中通入沿軸正向的電流I,沿y軸正向加恒定的勻強磁場B。圖中a、b是垂直于軸方向上水槽的前后兩內(nèi)側(cè)面,則處電勢處離子濃度C溶液的上表面電勢高于下表面的電勢D溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度五、質(zhì)譜儀例4質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖?，F(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對氫元素進行測量。氫元素的各種同位素從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場。加速后垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。氫的三種同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。關(guān)于三種同位素進入磁場時速度的排列順序和a、b、c三條“質(zhì)譜線”的排列順序,下列判斷正確的是A進入磁場時速度從大到小排列的順序是氚、氘、氕B進入磁場時速度從大到小排列的順序是氘、氚、氕Ca、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氘、氚、氕Da、b、c三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氚、氘、氕215江蘇一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域MN=L,且OM=L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)2/3區(qū)域MQ損壞,檢測不到離子,但右側(cè)1/3區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當調(diào)節(jié)