应用速度选择器
关于速度选择器的讨论
m dVxdt= -qBVy 1()m dVydt= -F+qBVx 2()m d2Vxdt2= -qBdVydt3()m d2Vydt2= qBdVxdt4()Vx=qV0B-FqBcosqBmt +FqBVy=qV0B-FqBsinqBmt有关速度选择器的讨论速度选择器是一项重要的仪器，它可用于剔除速度不同的粒子,提高检测精度。
设一速度选择器，水平放置的极板间电场强度E，磁感应强度B（垂直纸面向里），粒子（假设带正电，不计重力）质量m，电荷量q，静电力F=qE，从极板中央平行于极板的直线向右以初速度V0射入极板。
我们知道，速度选择器会选择速度v0=E/B的粒子，因为只有它能做匀速直线运动，从另一小孔射出。
笔者的问题是，有没有可能有的粒子不做匀速直线运动，却依然能够从小孔射出？如果静电力与洛伦兹力不平衡，粒子将做曲线运动，轨迹类似于摆线，如果速度选择器长度合适，在竖直方向上做往复运动的粒子是不是可能回到与入射点同一高度的位置上？以下是笔者的定量分析：以粒子射入点为原点，向右、向上分别为x、y轴正方向。
设某一时刻粒子水平、竖直方向分速度Vx、Vy，在水平竖直方向分别分析，由牛顿第二定律得：将上两式对时间求导得：（1）代入（4），（2）代入（3），分别得到关于Vx、Vy的二阶常微分方程，代入初始条件，解得：x=m qB qV0B-F qB sin qB m t +F qB t y=m qB qV0B-F qB (1-cos qB mt)由此得到：可以看出，当qV0B=F ，粒子做匀速直线运动； 当F=0，粒子做半径r=mV0/(qB)的匀速圆周运动。
当qV0B ＞F ，通过几何画板得到运动轨迹如下h=mqV0B-Fq2B2如果速度再大一些，轨迹会这样：当qV0B小于F，轨迹形状类似，只是位置在x轴下方。
可以看出，粒子的运动是有周期性的，从t=0开始，每次经过T=2πm/(qB),粒子回到x 轴，且前进x=(2πmF)/(q^2*B^2)个单位，竖直方向位移最大值为所以，如果速度选择器中线到极板距离大于h，而长度又恰好为x的整数倍，那么所有打不到极板上的粒子都可以从另一端射出。
速度选择器原理
速度选择器原理速度选择器是一种用于控制设备速度，使其具有可调速度特性的装置。
通过使用速度选择器，可以改变电机或其他设备的转速，以达到理想的工作效果。
它可以在大范围内对设备的转速进行调节，这一点对于一些特殊的工作条件是非常有用的。
根据原理，速度选择器主要是由电动机和调速器组成。
电动机的转子通过调速器将输入的功率分配到转子上，从而改变电动机的转速和输出功率。
调速器可以是液压调速器，电子调速器，机械调速器等。
液压调速器主要是将变频调速器液压冲击装置连接到液压系统，改变液压流量大小，调节输出转速。
这种调速器的结构简单，但控制准确度较低。
电子调速器是利用变压器、变频器和复数元件，可以较精确地控制转速，可以实现恒速准确运行，不会因温度、负载变化等而发生波动。
机械调速器是通过调节涡轮叶片或风门结构，使涡轮叶片较容易或较难运转，从而实现机械调速。
这类调速器结构简单，可以获得良好的调速性能，但其准确度低于电子调速器。
速度选择器的主要优点在于可以改变输出转速，满足用户的要求，而且可以很好的满足恒速的要求。
有的速度选择器还具备液压缓冲，可以有效的减少电机的振动和噪音。
在实际应用中，速度选择器可以广泛应用于汽车、船舶、机械生产等领域。
比如，应用于汽车发动机控制系统，可以调节发动机的转速，实现节能降耗；应用于船舶，可以调节船舶的航行速度，使其保持在理想的速度水平；应用于机械生产等领域，可以改变机械设备的转速，以满足生产所需。
综上所述，速度选择器是一种结构简单、使用方便的调速装置，它的安全可靠性和准确度受到了业内的广泛赞誉。
由于它的灵活性和丰富性，可以应用于科学研究，生产制造，与实际应用非常密切。
物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等)(解析版)
物理科技的理解应用（速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机）60分钟物理科技的理解应用（速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等）（10单选+7多选+3计算）1．（2024·北京昌平·二模）如图所示，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。
一带电粒子（重力不计）从M 点沿水平方向射入到两板之间，恰好沿直线从N 点射出。
电场强度为E ，磁感应强度为B 。
下列说法正确的是（ ）。
A ．粒子一定带正电B ．粒子射入的速度大小B v E=C ．若只改变粒子射入速度的大小，其运动轨迹为曲线D ．若粒子从N 点沿水平方向射入，其运动轨迹为直线【答案】C【详解】A ．粒子从M 点沿水平方向射入，根据左手定则，不管粒子带正电还是负电，粒子受到的电场力方向和洛伦兹力方向均相反，故无法判断粒子的电性，故A 错误；B ．粒子恰好沿直线从N 点射出，粒子受到的电场力大小等于受到的洛伦兹力大小，则有：qvB Eq =解得粒子射入的速度大小为：Ev B=故B 错误；C ．若只改变粒子射入速度的大小，粒子受到的电场力大小不再等于受到的洛伦兹力大小，粒子做曲线运动，其运动轨迹为曲线，故C 正确；D ．若粒子从N 点沿水平方向射入，不管粒子带正电还是负电，根据左手定则，则粒子受到的电场力方向和洛伦兹力方向相同，粒子做曲线运动，其运动轨迹为曲线，故D 错误。
故选C 。
2．（2024·江西鹰潭·模拟预测）第十四届夏季达沃斯论坛发布2023年度突破性技术榜单，列出最有潜力对世界产生积极影响的十大技术，这些新技术的应用正在给我们的生活带来潜移默化的改变。
磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。
如图所示是磁流体发电机示意图，相距为d 的平行金属板A 、B 之间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B ，等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v 垂直于B 且平行于板面的方向进入磁场。
速度选择器原理
速度选择器原理
速度选择器是一种用来控制机械运动的装置，它通常用于汽车或其他机器的控制，可以提供连续的变速和变转矩控制。
它的运作原理是，被控制的设备将信号输入到速度控制器中，速度控制器则根据这些信号来控制机器的运行。
它有助于提高机器的工作效率，为客户提供更准确、精密的控制。
速度选择器的工作原理是：首先将原始信号输入到控制器，调节控制器内部的参数，调节信号输出，控制机械设备的速度和方向，并使机器达到最佳性能。
当输入信号发生变化时，控制板就会调节控制器中的参数，以致控制信号的输出根据输入的信号类型而发生变化。
速度选择器的结构分为两部分：电子控制单元（ECU）和调节器（regulator）。
电子控制单元主要用于控制信号的输入和调节，它将电路类图和参数映射输入信号，根据这些参数调节控制器中的参数，以达到最佳性能。
调节器则用于控制信号的输出，并且可以提供无级变速和变转矩功能。
在实际应用中，速度选择器的应用比较广泛，可以用于汽车、压缩机、平台移动机械等机械设备的控制。
它的运用范围也很广，可用于汽车驾驶系统、液压传动系统、气动系统等多个应用场合。
它的优势较多，可以实现良好的转矩控制和恒定速度控制，能够提供更加精确的控制，有效地节省能源，并有效地减少汽车维修和维护费用。
另外，在现代汽车中，还有一种新型速度控制器，它可以实现更
加精确、连续的控制，因此能提供更好的控制和操作灵活性，以及更高效的操作。
总之，速度选择器是一种十分重要的机械运动控制装置，它可以提高机械设备的性能，为客户提供及时准确的控制，并有利于节能减排。
质谱仪中速度选择器的作用
质谱仪中速度选择器的作用质谱仪里的速度选择器啊，那可真是个神奇的玩意儿！你说它就像一个严格的把关者，把不符合要求的粒子统统拒之门外。
想象一下，一堆粒子就像一群调皮的孩子，争先恐后地往前跑。
而速度选择器呢，就稳稳地站在那里，不慌不忙地进行筛选。
只有那些速度恰到好处的粒子才能顺利通过，其他的呀，就只能灰溜溜地被淘汰啦。
它就像是一场比赛的裁判，公正公平，丝毫不讲情面。
速度快了不行，速度慢了也不行，必须得刚刚好。
这可不就和咱生活中的很多事儿一样嘛！比如找工作，你得具备刚刚好的能力和素质，才能被心仪的公司选中。
速度选择器的作用可太重要啦！要是没有它，质谱仪可就乱套啦。
那些不合适的粒子都跑进去捣乱，那得出的结果还能准确吗？那肯定不行呀！所以说呀，它就像是一个忠诚的卫士，坚守着自己的岗位，保证整个系统的正常运行。
你看，它虽然只是质谱仪里的一个小部件，但却发挥着不可或缺的作用。
就像我们生活中的每一个普通人，也许岗位平凡，但只要认真负责，就能为整个社会的运转贡献自己的力量。
我们在生活中也会遇到各种“速度选择器”呀。
比如说考试，那就是对我们知识掌握程度的一个筛选。
只有平时努力学习，掌握了合适的知识量和解题速度，才能在考试中取得好成绩。
这和速度选择器筛选粒子不是很像吗？再比如说交朋友，我们也会不自觉地进行选择呀。
和那些志同道合、脾气相投的人成为好朋友，而那些和我们不合拍的人，可能就慢慢疏远了。
这不也是一种“速度选择器”的作用吗？总之啊，速度选择器虽然看似不起眼，但在质谱仪中却有着至关重要的地位。
它让整个系统更加精确、高效地运行。
我们也要像速度选择器一样，在自己的位置上发挥出最大的作用，让我们的生活更加美好呀！不管是在学习、工作还是人际交往中，都要找到那个最适合自己的“速度”，才能顺利地通过各种“关卡”，走向成功的彼岸呢！你说是不是这个理儿？。
几种常见的复合场应用问题
分析：电荷进入电场， 分析：电荷进入电场，受垂直向下的电场力作用 而偏转，若使它不发生偏转， 而偏转，若使它不发生偏转，电荷受所加磁场的洛仑 兹力方向一定与电场力方向相反， 兹力方向一定与电场力方向相反，根据左手定则和洛 仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者， 仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者，如 图所示。 图所示。
几种常见的复合场应用问题
一.速度选择器
带电粒子（带正电） 以速度v垂直进入匀强电场， 带电粒子（带正电）q以速度v垂直进入匀强电场， 受电场力作用，运动方向将发生偏转，如图所示。 受电场力作用，运动方向将发生偏转，如图所示。 若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场，使该带电 若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场， 粒子的运动不偏转， 粒子的运动不偏转，求所加匀强磁场的方向和磁感 应强度的大小。 应强度的大小。
四、霍尔效应
•
如图,将一 导体块放在 垂直于它的 磁场中.当有 电流通过它 时,在导体块 的上下两侧 会产生一个 电势差U. 这种现象叫 霍尔效应. 做霍尔效应 霍尔效应
• 导体内的移动电荷(载流子)在磁场中受到洛伦兹 力的作用发生偏转,结果在导体上下两侧分别聚集 了正负电荷,形成电势差.
•设导体板内载流子的平均定向速率为 它在磁场中 设导体板内载流子的平均定向速率为V,它在磁场中 设导体板内载流子的平均定向速率为 受到的洛伦兹力qVB 。当上下两侧之间形成电势差 受到的洛伦兹力 载流子还受到一个相反的力qE=qU/lL，最后达 后，载流子还受到一个相反的力 ， 到恒定状态时，两个力平衡qVB=qU/L，此外，设载 到恒定状态时，两个力平衡 ，此外， 流子的浓度为n,则电流 则电流I与 的关系为 的关系为I=LdnqV，或 流子的浓度为 则电流 与V的关系为 ， V=I/Ldnq，于是 ，于是U=IB/nqd，此式与前面相比，即得 ，此式与前面相比， 霍尔系数K=1/nq。 霍尔系数 。
高中物理速度选择器和回旋加速器技巧(很有用)及练习题
高中物理速度选择器和回旋加速器技巧(很有用)及练习题一、速度选择器和回旋加速器1．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，电场方向向左，两板间的电势差为U2，距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2，方向垂直纸面向里。
今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（初速度忽略，不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，打在照相底片D上。
求：(1)磁场B1的大小和方向(2)现有大量的上述粒子进入加速器A，但加速电压不稳定，在11U U-∆到11U U+∆范围内变化，可以通过调节速度选择器两板的电势差在一定范围内变化，使得加速后的不同速度的粒子都有机会进入C，则打在照相底片D上的宽度和速度选择器两板的电势差的变化范围。
【答案】（1）2112U mBd U e=2）()()11112222m U U m U UDB e e+∆-∆=，()11min1U UU UU-∆=()11max1U UU UU+∆=]【解析】【分析】【详解】（1）在加速电场中2112U e mv=12U evm=在速度选择器B中21U eB v e d=\得1B =根据左手定则可知方向垂直纸面向里；（2）由可得加速电压不稳后获得的速度在一个范围内变化，最小值为1v =112mv R eB =最大值为2v =\ 222mv R eB =打在D 上的宽度为2122D R R =-22D B = 若要使不同速度的粒子都有机会通过速度选择器，则对速度为v 的粒子有1UeB v e d=得U=B 1vd【代入B1得2U U = 再代入v 的值可得电压的最小值min U U =最大值max U U =2．如图所示，虚线O1O2是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为B1，匀强电场的场强为E（电场线没有画出）。
照相底片与虚线O1O2垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为B2。
速度选择器的应用
速度选择器的应用丁红明陈苡浙江省平湖中学浙江平湖314200在电磁感应里面，经常要碰到速度选择器这一类型的题目，很多同学上课听的时候都会的，但应用到实践的时候，稍微变形就有困难了,下面对高中涉及到的速度选择器进行归纳整理.一、原型利用垂直的电场、磁场选出一定速度的带电粒子的装置.基本构造如图(1)所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E，匀强磁场B与E垂直.当带电为q的粒子以速度v垂直进入匀强电场和磁场的区域时，粒子受电场力qE和洛伦兹力qvB作用，无论粒子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的合力为零，匀速通过这个区域.当初速度v0>v的时候，粒子往上偏；当初速度v0<v的时候,粒子往下偏.速度选择器的特点是:(1)只选速度,不选电性.即不管是带正电还是带负电,只要初速度满足一定的关系,粒子均能直线飞出.(2)单向性:粒子只能从一个方向打入,另外一个方向飞出.二、实例应用1.磁流体发电机磁流体发电机的实物原理图如图2所示，等离子气体喷入磁场，正负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，从而对外供电.应用例析目前我国正在研制一种新型发电机，叫做磁流体发电机.如图所示是它的原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，但从总体来说呈中性）以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间，空间存在磁感强度为B的匀强磁场，这时金属板就会聚集电荷，形成电压.设金属板长为 a ，宽度为b ，两板间距为d,并且有电阻R 接在两板间，该等离子体充满板间空间，其电阻率为ρ，求S 闭合后通过R的电流.分析：由于等离子体含有大量的正负离子，故可认为它是导体，所以长为d 的导体在磁场中切割磁感线，产生感应电动势 ε=Bdv等离子体产生的电阻可认为是内阻 r =ρd / ab所以产生的电流 I = ε/ ( R+r) = Bdvab /(Rab+ρd)2.电磁流量计（如图4所示）在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下两点间的电视差U ，就可以知道管中的液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（m³/ѕ）.已知管的直径为D 和磁感应强度为B.应用例析（2004全国高考）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图5所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c ，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量.分析 电流表稳定读数的时候，说明上下两表面的电势差恒定，根据定义可以知道Q=Svt/t=Sv=bcv (1)又由v=E/B 得到v=I(R+r)/B=I(R+ρc/ab)B (2)将（2）代入（1）整理即可得到 Q=)(ac bR B I ρ+3.霍尔效应如图6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 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面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：d IB K U =式中的比例系数K 称为霍尔系数.应用例析磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器.其原理可解为：如图-7所示，一块导体接上a 、b 、c 、d 四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a 、b 间通以电流I ，c 、d 间就会出现电势差，只要测出c 、d 间的电势差U ，就可测得B .分析 设c 、d 间电势差达到稳定，则U=EL ，此时导电的自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，即Eq=qvB ，式中v 为自由电荷的定向移动速度.由此可知 LvU v E B ==.设导体中单位体积内的自由电荷数为n ,则电流I=nqsv 式中S 为导体横截面积，S=Ld .因此InqdU B nqLd I v ==, 由此可知B ∝U.这样只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可通过测定U 来确定B 的大小了.随着科学技术的发展突飞猛进，其应用领域越来越广泛，越来越贴近我们的生活，应该说科技就在我们的身边.这些是信息迁移类题目，有些材料内容是普通物理的内容，对中学生来讲可能是比较陌生的，要通过仔细阅读和分析，并结合脑海中已有知识才能解决的，也就是说“材料是新的，但内容还是旧的”，所以很有必要对一些专题类知识进行总结，要举一反三，以帮助学生更好的解决问题.。
速度选择器的原理和应用
速度选择器的原理和应用1. 速度选择器的概述速度选择器是一种用于控制旋转设备的转速的装置。
它可以在电机驱动下，按照要求调整转速，以达到不同的应用需求。
速度选择器主要分为机械速度选择器和电子速度选择器两种类型。
2. 机械速度选择器的原理和应用机械速度选择器是通过机械传动装置实现转速控制的装置。
它利用齿轮、皮带等传动元件，将电机的转速传递给被驱动设备，通过调整传动比例来实现不同转速。
机械速度选择器常见的应用场景包括汽车变速器、工业生产线上的传送带等。
机械速度选择器的特点包括： - 结构简单，可靠性高。
- 耐用性好，适用于恶劣环境。
- 转速范围有限，调整不够灵活。
- 需要停机或切换传动装置才能实现转速调节。
3. 电子速度选择器的原理和应用电子速度选择器是通过电子控制器控制电机的转速的装置。
它利用电子控制器对电机供电进行调整，从而实现精确的转速控制。
电子速度选择器常见的应用场景包括风力发电机组、电动车、数控机床等。
电子速度选择器的特点包括： - 转速范围广，调整灵活性高。
- 可实现精确的转速控制。
- 电子元件易受环境影响，对电源质量要求高。
- 价格较高，维修成本较大。
4. 速度选择器的应用案例速度选择器在现代化的工业生产中扮演着重要的角色。
以下是几个速度选择器的应用案例：4.1. 制药行业在制药行业，速度选择器常用于搅拌罐的转速控制。
不同药物制剂的生产过程中，需要控制搅拌罐的转速，以达到不同的反应条件和混合效果。
4.2. 食品加工行业在食品加工行业，速度选择器常用于搅拌机、切割机和榨汁机等设备的转速控制。
通过调整设备的转速，可以实现不同食品的加工效果，提高生产效率。
4.3. 交通运输行业在交通运输行业，速度选择器广泛应用于汽车、摩托车等交通工具的变速器中。
通过调整变速器的传动比例，可以实现车辆在不同道路和行驶条件下的合理转速，提高燃油利用率和驾驶舒适性。
4.4. 海洋工程在海洋工程中，速度选择器被广泛应用于船舶的推进系统。
速度选择器原理
速度选择器原理
速度选择器是一种电子设备，常用于处理和控制电信号或数据流的速度。
它主要由两个关键组件构成：时钟信号发生器和频率除法器。
时钟信号发生器产生一个稳定的高频时钟信号，通常是以
MHz或GHz为单位。
这个时钟信号作为速度选择器的基准信号，决定了整个系统的工作速度。
时钟信号发生器能够提供各种频率的时钟信号，以满足不同的应用需求。
频率除法器根据输入的时钟信号和特定的除法比例，将输入的时钟信号频率分频到所需的速度。
除法比例是通过设置除法器的控制信号来实现的。
这样，速度选择器就能将高速的输入时钟信号变换为低速的输出信号。
除了基本的时钟频率分频功能，速度选择器还可能包含其他功能。
例如，它可以实现时钟相位调整，以确保信号在传输过程中的同步性。
此外，速度选择器还可以提供多个输出信号，使其能够驱动不同速度的设备。
总的来说，速度选择器通过时钟信号发生器生成高频时钟信号，再通过频率除法器将高频时钟信号分频到所需的速度，从而实现信号速度的控制和选择。
它在电子系统中起到重要的作用，使不同速度的设备能够协调工作。
速度选择器
用途
• 质谱仪的重要组成，剔除速度不同的粒 子，提高检测精度 。 • 根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原 理，按物质原子、分子或分子碎片的质 量差异进行分离和检测物质组成的一类 仪器。
速度选择器
构造
• 如图所示平行板器件中， 电场强度E和磁感应强 度B相互垂直。 • 具有不同水平速度的带 电粒子射入后发生偏转 的情况不同。这种装置 能把具有某一特定速度 的粒子选择出来，所以 叫做速度选择器,这是 质谱仪的重要组成部分
原理
• 1.粒子受力特点：同时受方向相反的电 场力和磁场力作用。 • 2.粒子匀速通过速度选择器的条件：电 2. 场力和洛伦兹力平衡：qE=qvB，v=E/B qE=qvB v=E/B 速度大小只有满足v=E/B的粒子才能沿 直线匀速通过。
特点
• 任何一个存在正交电场和磁场的空间都 可看作组度选择器 • 速度选择器只选择速度大小而不选择粒 子的种类。既只要V=E/B,粒子就能沿直 V=E/B, 线匀速通过选择器，而与粒子的电性、 电量、质量无关。（不计重力）
特点
• 对某一确定的速度选择器，在如图所示 速度选择器，入口在左端，出口在右端， 若带电粒子从右端射入时，由于洛伦磁 力和电场力同向，粒子必发生偏转。
洛伦兹力应用
二、磁流体发电机
离子平衡E场q = qvB
E场 = Bv
l 电源内阻r = ρ S
电动势
E =U = E场l = Blv
E Blv BlvS ∴R 电 I = 中 流 = = R+r R+ ρ l RS + ρl S
三、霍尔效应
B
VH fLm f B
fe Fe
I
v
E E
b
d
由于电荷的积累，形成静电场－ 由于电荷的积累，形成静电场－霍尔电场 载流子平衡时 形成的霍尔电压
测定带电粒子的质量和分析同位素
五、、回旋加速器 、、回旋加速器
a、原理： 、原理： 磁场什么作用？ 使粒子在D形盒内 形盒内________。 磁场什么作用？ 使粒子在 形盒内 。 电场什么作用？重复多次对粒子______. 电场什么作用？重复多次对粒子 最终速度取决于什么量？ 最终速度取决于什么量？______. b、条件： 、条件： 交变电压的周期等于粒子圆周运动的周期 交变电压频率=粒子回旋频率 交变电压频率 粒子回旋频率 c、若D型盒半径为 ，粒子质 、 型盒半径为R， 型盒半径为 量m，电量 ，匀强磁场场强为 ，电量q， B,加速电场电压 ,计算最大速 加速电场电压U 计算最大速 加速电场电压 度和运动时间？ 度和运动时间？
qEH = qυB
UH = EHb=υBb
四、质谱仪
1、质谱仪的工作原理是什么？ 质谱仪的工作原理是什么？ 粒子加速 速度选择（过滤） 速度选择（过滤） 粒子偏转（分开） 粒子偏转（分开）
2、加速电场电压时U，偏转匀强磁场磁感应强度是B， 加速电场电压时U 偏转匀强磁场磁感应强度是B 偏转圆轨迹半径是R 求粒子的比荷。 偏转圆轨迹半径是R，求粒子的比荷。
高中物理速度选择器和回旋加速器解题技巧讲解及练习题
高中物理速度选择器和回旋加速器解题技巧讲解及练习题一、速度选择器和回旋加速器1．有一个正方体形的匀强磁场和匀强电场区域，它的截面为边长L =0.20m 的正方形，其电场强度为54.010E =⨯V/m ，磁感应强度22.010B -=⨯T ，磁场方向水平且垂直纸面向里，当一束质荷比为104.010mq-=⨯kg/C 的正离子流（其重力不计）以一定的速度从电磁场的正方体区域的左侧边界中点射入，如图所示。
（计算结果保留两位有效数字） (1)要使离子流穿过电场和磁场区域而不发生偏转，电场强度的方向如何？离子流的速度多大？(2)在(1)的情况下，在离电场和磁场区域右边界D =0.40m 处有与边界平行的平直荧光屏。
若只撤去电场，离子流击中屏上a 点；若只撤去磁场，离子流击中屏上b 点。
求ab 间距离。
（a ，b 两点图中未画出）【答案】(1)电场方向竖直向下；2×107m/s ；(2)0.53m 【解析】 【分析】 【详解】(1)电场方向竖直向下，与磁场构成粒子速度选择器，离子运动不偏转，根据平衡条件有qEqvB解得离子流的速度为Ev B==2×107m/s (2)撤去电场，离子在碰场中做匀速圆周运动，所需向心力由洛伦兹力提供，则有2v qvB m R=解得mvR qB==0.4m 离子离开磁场区边界时，偏转角为θ，根据几何关系有1sin 2L R θ== 解得30θ=在磁场中的运动如图1所示偏离距离1cos y R R θ=-=0.054m离开磁场后离子做匀速直线运动，总的偏离距离为1tan y y D θ=+=0.28m若撤去磁场，离子在电场中做匀变速曲线运动通过电场的时间L t v≤加速度qE a m=偏转角为θ'，如图2所示则21tan 2y v qEL vmv θ'=== 偏离距离为2212y at ==0.05m 离开电场后离子做匀速直线运动，总的偏离距离2tan y y D θ''=+=0.25m所以a 、b 间的距离ab =y +y '=0.53m2．如图所示的速度选择器水平放置，板长为L ，两板间距离也为L ，下极板带正电，上极板带负电，两板间电场强度大小为E ，两板间分布有匀强磁场，磁感强度方向垂直纸面向外，大小为B ， E 与B 方向相互垂直．一带正电的粒子（不计重力）质量为m ，带电量为q ，从两板左侧中点沿图中虚线水平向右射入速度选择器． （1）若该粒子恰能匀速通过图中虚线，求该粒子的速度大小；（2）若撤去磁场，保持电场不变，让该粒子以一未知速度从同一位置水平射入，最后恰能从板 的边缘飞出，求此粒子入射速度的大小；（3）若撤去电场，保持磁场不变，让该粒子以另一未知速度从同一位置水平射入，最后恰能从板的边缘飞出，求此粒子入射速度的大小．【答案】（1）E B ； （2qELm3）54qBL m 或4qBL m【解析】 【分析】 【详解】（1）若该粒子恰能匀速通过图中虚线，电场力向上，洛伦兹力向下，根据平衡条件，有：qv 1B =qE解得：1E v B=（2）若撤去磁场，保持电场不变，粒子在电场中做类平抛运动，则 水平方向有：L =v 2t竖直方向有：21122L at = 由牛顿第二定律有：qE =ma解得：2qELv m=（3）若粒子从板右边缘飞出，则2222L r L r =+-（）解得：54r L=由233vqv B mr=得：354qBLvm＝若粒子从板左边缘飞出，则：4Lr=由244vqv B mr=得：44qBLvm＝3．图中左边有一对水平放置的平行金属板，两板相距为d，电压为U0，两板之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0．图中右边有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B1，方向垂直于纸面朝外．一束离子垂直磁场沿如图路径穿出，并沿直径MN方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的P点射出，已知图中θ=60，不计重力，求（1）离子到达M点时速度的大小；（2）离子的电性及比荷qm．【答案】（1）0UdB（2）00133UdB B R【解析】（1）离子在平行金属板之间做匀速直线运动，由平衡条件得：qvB 0=qE 0 已知电场强度：00U E d=联立解得：0U v dB =（2）根据左手定则，离子束带负电离子在圆形磁场区域做匀速圆周运动，轨迹如图所示：由牛顿第二定律得：21mv qvB r= 由几何关系得：3r R =0013U qm =点睛：在复合场中做匀速直线运动，这是速度选择器的原理，由平衡条件就能得到进入复合场的速度．在圆形磁场区域内根据偏转角求出离子做匀速圆周运动的半径，从而求出离子的比荷，要注意的是离开磁场时是背向磁场区域圆心的．4．如图所示，两平行金属板水平放置，板间存在垂直纸面的匀强磁场和电场强度为E 的匀强电场。
高中物理最基础考点考点29速度选择器新人教版选修3-1(2021年整理)
考点29 速度选择器速度选择器(选修3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力)★★○○○1、速度选择器:能把具有特定速度的粒子选择出来的装置叫做速度选择器.2、构造：如图所示,电场强度E与磁感应强度B相互垂直。
3、原理：设带电粒子的电荷量为q，则带电粒子受到的电场力F电=Eq,洛伦兹力F洛=Bqv；二力平衡，故F电=F洛,即Eq= Bqv，故带电粒子的速度为v=E/B。
1、速度选择器不受电荷正负、带电性质的影响由于带电粒子在速度选择器中是处于平衡状态的,即F电=F洛,故Eq= Bqv，所以v=E/B。
可见带电粒子电荷量的大小对速度选择器所选出的速度的大小无关,电荷的正负也对速度选择器所选择出来的粒子的速度大小无关。
2、速度选择器与带电粒子进入的方向有关若正电荷从P 点进入向右运动，则受向下的电场力和向上的洛伦兹力，二力可以平衡；若带电粒子从Q 点进入向左运动,则受到向下的电场力和向下的洛伦兹力，此时粒子是不能够平衡的，此时粒子不能够通过速度选择器。
例:(多选）如图所示，一电荷量为q 的正离子以速度v 0射入离子速度选择器，恰能沿直线飞出，速度选择器中的电场强度为E ，磁感应强度为B ，则（ ）A.若改为电荷量为-q 的离子,将往上偏B 。
若速度变为2v 0，将往上偏C 。
若改为带电荷量为+2q 的离子,将往下偏D.若速度变为v 0/2，将往下偏【答案】BD【精细解读】粒子在穿过速度选择器时所受的力为：竖直向下的电场力Eq 和竖直向上的洛伦兹力qvB ，且此时；改为电荷量为的离子,受到的电场力竖直向上，洛伦兹力方向竖直向上，仍旧满足,所以仍做直线运动，A 错误；若速度变为，则，将向上偏，B 正确；若改为带电荷量为+2q 的离子，仍满足，所以仍做直线运动,C 错误;若速度变为，则，粒子想向下偏转，D 正确.Eq B q v =q -E q B q v =02v 2E q B q v <E q B q v =012v 12Eq Bqv >1、（2014年云南省楚雄市高二上学期学业水平测试)如图所示的速度选择器中有正交的电场和磁场，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动（不考虑重力作用），则此粒子A 。
速度选择器知识点总结
速度选择器知识点总结速度选择器是一种用于调整设备上发动机的速度的装置，它可以帮助人们控制设备的运行速度。
它是一种用于控制运动速度的装置，可以准确控制设备速度，可以精确控制和调整发动机的转速。
另外，速度选择器还可以用于控制不同类型设备的运行速度，以满足不同应用环境。
速度选择器是一种常用的变速设备，它有助于控制发动机的转速，并将其准确读取到特定的转速。
其工作原理是采用直流电机和电动机的控制，由速度控制装置的输入的低电压控制发动机的输出功率，从而精确控制发动机的转速。
速度选择器的应用非常广泛，它可以用于控制机械设备、机械工具、农业机械、电动工具、家用电器等各种设备的运行速度，从而使得设备能够更加安全、高效地运行。
速度选择器的组成主要有三部分，速度控制装置、直流电机和发动机。
速度控制装置是一种由电动机驱动的装置，它可以用来控制发动机的转速，电动机的驱动力可以控制发动机的转速；直流电机可以提供输出低压，以控制发动机的转速；发动机可以提供设备运行的动力，当电动机提供的力足够时，发动机可以保持设定的转速。
此外，还有其他一些常用的控制装置，比如流量计、温度传感器等，这些装置可以提供更多的运行信息，以及与速度控制系统的有效集成，从而达到更优的控制效果。
速度选择器在运行中也需要定期维护，主要包括检查发动机，保持速度控制系统良好，监控系统参数等。
首先，要检查发动机，看它是否处于良好的工作状态，是否有损坏或老化；其次，要经常检查速度控制系统，确保控制系统安全可靠；最后，要定期监控系统参数，确保运行中的参数处于正常范围。
总之，速度选择器是一种可以控制发动机转速的重要设备，它具有精准控制、安全可靠、运行维护方便等诸多优点，广泛应用于各种设备，为用户提供了良好的操作体验。
此外，速度选择器在运行中也需要定期维护，以确保它能够正常运行，为用户提供安全可靠的服务。
速度选择器原理
速度选择器原理速度选择器是一种用来控制粒子速度的装置，它在物理实验和工程应用中有着广泛的应用。
速度选择器的原理主要是基于电场和磁场的作用，通过对粒子施加电场和磁场的力来实现对粒子速度的选择。
下面我们将详细介绍速度选择器的原理。
首先，我们来看看速度选择器是如何工作的。
速度选择器通常由一个磁场和一个电场组成。
当粒子进入速度选择器时，它们受到电场和磁场的力的作用。
电场会对粒子施加一个电场力，而磁场会对粒子施加一个磁场力。
这两个力的方向和大小会根据粒子的速度而有所不同。
通过调节电场和磁场的大小和方向，可以实现对不同速度的粒子进行筛选和控制。
其次，我们来分析速度选择器的原理。
在速度选择器中，粒子受到的电场力和磁场力可以分别表示为F电和F磁。
根据洛伦兹力的公式，我们可以得到粒子受到的总的力F总：F总 = F电 + F磁。
其中，F电 = qE，表示粒子受到的电场力；F磁 = qvB，表示粒子受到的磁场力；q表示粒子的电荷量，E表示电场强度，v表示粒子的速度，B表示磁场强度。
当粒子的速度为v时，它受到的电场力和磁场力的大小和方向会发生变化。
通过调节电场强度E和磁场强度B的大小和方向，可以实现对特定速度的粒子进行选择和控制。
这就是速度选择器的原理。
最后，我们来总结一下速度选择器的应用。
速度选择器广泛应用于物理实验和工程技术中。
在物理实验中，速度选择器可以用来筛选特定速度的粒子，从而进行粒子物理实验和研究。
在工程技术中，速度选择器可以用来控制粒子的速度，从而实现对粒子的加速、聚焦和分离。
速度选择器在核物理、粒子加速器、质谱仪等领域都有着重要的应用价值。
综上所述，速度选择器是一种通过电场和磁场控制粒子速度的装置，它的原理是基于洛伦兹力的作用。
通过调节电场和磁场的大小和方向，可以实现对特定速度的粒子进行选择和控制。
速度选择器在物理实验和工程应用中有着重要的作用，对于推动科学研究和技术发展具有重要意义。
洛伦兹力的典型应用
× × × × × a · 导 d× × × × × · 电 b × × × × ×液 体
当洛伦兹力和附加电场的电场力平衡时 即qvB=Eq=qu/d 求得速度v=U/Bd 根据流量的定义得： Q=Sv=πd2U/4B
备用医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动 脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构 成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管 壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直， 如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动， 电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的 电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场 力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管 壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的 大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为 A （ ） A. 1.3m/s ，a正、b负 B. 2.7m/s ，a正、b负 C. 1.3m/s， a负、b正 D. 2.7m/s ，a负、b正
B
V
f
F
v=E/B f v>E/B
E
+
练习如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子 所具有的速率v=E/B，则 ( c ) A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿 直线通过 B. 带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿 直线通过 C．不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都 能沿直线通过 D. 不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都 能沿直线通过
发电原理 当Eq=Bqv时，电动势E’=U=Ed=BVd
B
d
正电荷
负电荷
磁流体发电机电路中电流I的求法
速度选择器高考知识点
速度选择器高考知识点速度选择器是一个物理领域中常见的仪器，广泛应用于科研、工业生产以及其他各个领域。
它是一种能够按照一定的要求控制物体速度的装置，对于我们理解和应用它，有一些必要的知识点需要了解。
首先，我们需要了解速度选择器的基本原理。
速度选择器通过调节电场和磁场的大小和方向，对带电粒子施加力，使具有特定速度的粒子通过，而其他速度的粒子则被过滤掉。
这个过程的基本原理是根据粒子在电场和磁场中受到的洛伦兹力，以及带电粒子的质量和电荷来确定。
其次，从物理学的角度来看，速度选择器和电磁场有着密切的关系。
我们知道，电磁场对带电粒子有力的作用，而速度选择器恰好利用了这一点。
在速度选择器中，通过调节电场和磁场的强度和方向，可以对不同速度的粒子产生不同的受力效应，从而实现对带电粒子速度的选择。
另外，了解速度选择器的构造和工作原理也是非常重要的知识点。
速度选择器一般由两个主要部分组成：一个电场部分和一个磁场部分。
电场部分可以通过调节高压电源的电压和极板的间距来形成电场。
而磁场部分则由磁铁或者电磁铁产生，可以通过调节磁铁的电流和磁体的位置来形成磁场。
通过控制这两个部分，就可以实现对带电粒子速度的选择。
除此之外，速度选择器还有一些特殊的应用。
例如，它可以用于质谱仪中，根据带电粒子的质量和电荷比来分析和鉴定物质的组成。
它也可以用于离子加速器中，通过选择性地加速或者减速带电粒子，来实现对粒子束的控制。
这些应用不仅需要对速度选择器的构造和原理有深刻的理解，还需要对其他相关的知识点进行综合的应用和分析。
总的来说，速度选择器作为一种重要的物理器件，对于我们了解和应用其工作原理有一定的难度。
但是，通过掌握其基本原理、构造和工作原理，我们就能够更好地理解和应用它。
同时，在高考中，速度选择器也是一个重要的考点，对于理科生而言，掌握这些知识点非常有必要。
通过对速度选择器的了解，我们不仅能够更好地理解物理世界中的一些现象和现象，还能够应用这些知识解决实际问题。
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课题运动电荷在磁场中的具体应用（第1课时）550 班级：姓名：小组：
学习目标
1．根据洛伦兹力的特点，理解带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动。
2．以洛伦兹力为向心力推导出带电粒子在磁场中做圆运动的半径
qB
mv
R=和周期qB
m
T
π2
=，并讨论它们的物理意义。
3．掌握速度选择器和磁流体发电机、霍尔效应的工作原理和计算方法。
学习重点
1．洛伦兹力f=Bqv的应用是该节课的重点。
2．洛伦兹力作为向心力，是使运动电荷在磁场中做匀速圆周运动的原因。
结合圆周
运动的运动学知识和动力学知识推导
qB
mv
R=和周期
qB
m
T
π2
=是本节的难点。
学习
难点
对速度选择器和质谱仪的工作原理的理解和掌握也是本节的重点和难点。
导学流程
静心自学提问：如图所示，当带电粒子q以速度v分别垂直进入匀强电场和匀强磁场中，它们将做
什么运动？（如图1所示）
2.速度选择器的工作原理
【探究一】
①带电粒子（带正电）q以速度v垂直进入匀强电场，受电场力作用，运动方向将发
生偏转，如图2所示。
若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场，使该带电粒子的运动不偏
转，求所加匀强磁场的方向和磁感应强度的大小。
②若将一个能通过某速度选择器的正电荷换成一个电量相等速度不变的负电荷，它还
能通过该速度选择器吗？为什么？
③若带电粒子q以速度V垂直进入电场，从右方进入，能直线通过选择器吗？（加①中的
磁场）
疑
问
记
录
激
情
互
学
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，图是磁流体发电
机的装置：Ａ、Ｂ组成一对平行电极，两极间距为ｄ,内有磁感强度为Ｂ的匀强磁场，
现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而
从整体来说呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度为ｖ，电量大小为ｑ，忽略两
极之间等效内阻，稳定时，电势较高的是____________极，磁流体发电机的电动势Ｅ
＝____________，外电路电阻为Ｒ，则Ｒ所消耗的功率为Ｐ＝____________．
精
讲
助
学
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＝k
IB
d
，式中的比例系数k称为霍尔系数。
设电流I是由自由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为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为U时，电子所受静电力的大小为________；
(4)证明霍尔系数为k＝
1
ne
，其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数．
说明：
格式要求：
（1）标题：格式为“课题名称（第一课时）”四号黑体不加粗且居中对齐，课题和课时中间有一个空格。
标题下面为“班级：姓名：小组：”，五号宋体且居中对齐。
（2）正文部分标题均为小四号黑体不加粗。
正文内容为五号宋体。
版面要求：
（1）纸张设置为B4、横向，分为两栏。
上下左右右边距均为2cm。
（2）页眉页脚：字体为楷体五号加粗。
页眉内容从左往右依次为（以生物为例）：
左侧：“迁安三中“1539问题导学型学本课堂”—问题导学工具单”和编号：“SW-必修3-23 ”，SW 是学科首字母，必修3是所学教材，“23”是学案编号。
右侧：使用时间和编制人、审核人。
页脚内容：年级学科和第几页（共几页），一版为2页，如“高二生物第1页（共2页）”。