磁场中几种基本模型的分析
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1、图中哪个极板是发电机的正极？ 2、发电机的电动势是多大？ 3、设喷入两极板间的离子流每立方 米有n个负电荷，离子流的横截 面为S，则发电机的功率多大？ P=IE=(nvse)(Bdv)=nedSBv2
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如图所示，将一块长方体金属块放在匀强磁场中， 前后两表面与磁场方向垂直，在金属块中通入如 图所示的电流，此时金属块的上下两个表面将产 生电势差，这种现象称为霍尔效应。 已知磁场的磁感应强度为B，电子电量e，定向运 动速度为v，上下两个侧面间的距离为a，前后两 个侧面间的距离为b，求： （1）上下两个表面哪个电势高
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1.用质谱仪研究一束离子(其中可能含有各种不同离子) 的组成情况(参看图15-8-2),实验中测得P点到入口处S3 的距离为X,那么: （BC）
A.若X有唯一值,则离子束中各种离子的质量一定相同.
B.若X有唯一值,则离子束中各种离子的比荷一定相同.
C.若组成离子束的是某种元素的几种同位素,则质量越 大的同位素对应的X值越大.
负电荷受的洛仑兹力指 向A板。 B板为电源的正极。
六、霍尔效应
霍尔效应是电磁效应的一种，是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时 发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会 产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也 被称为霍尔电势差。霍尔效应应使用左手定则判断。
下一题 返回
2.一束正离子垂直射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里, 结果发现有些离子保持原来的运动方向,未发生任何偏转. 如果让这些不发生偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这 些离子又分裂成几束,如图15-9-2所示.对这些进入另一磁 场的离子,可得出结论: （D） A.它们的动能各不相同. C.它们的质量各不相同. 不相同 B.它们的电荷量各不相同. D.它们的电量与质量之比各
平衡后上下表面电势差 U满足： eBv e
1.如图所示,平行正对的金属板间有竖直向下的匀强电场,同时还有 垂直纸面向里的匀强磁场.一束质量为m、电荷量为q的正粒子从左 侧以平行于极板的速度v射入,能沿直线穿越此区域.则（ : AB） A.质量为m、电荷量为q的负粒子,从左侧以速度v沿平行于极板的方 向射入,也能沿直线穿越此区域. B.质量大于m、电荷量大于q的正粒子,从左侧以速度v沿平行于极板 的方向射入,也能沿直线穿越此区域. C.质量为m、电荷量为q的正粒子,从左侧以大于v的速度沿平行于极 板的方向射入,也能沿直线穿越此区域. D.质量为m、电荷量为q的正粒子,从右侧以速度v沿平行于极板的方 向射入,也能沿直线穿越此区域.
随液体流动的带电粒子 受洛仑兹力后向上 (或下)表面 聚集，当上下表面之间 电场的电势差为 U时受力平衡 U qBv q d是上下表面之间的距离 d U 则可知v dB V体积 S 截面积 vt 再根据流量Q S 截面积 v求出流量 t t
五、磁流体发电机
ห้องสมุดไป่ตู้
正负离子高速飞入磁场 区域，由图利用 左手定则能够判断正电 荷受洛仑兹力指向 B板， 最总带电粒子受力平衡 ： U qBv q U的大小为此电源的电动 势 d
粒子最终获得的最大速度：
四、电磁流量计
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Q（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简 化，假设流量计是如图所示的横截面为S的一段管道，管道处加 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， 测出上下两个侧面的电压为U
（2）上下两个表面间的电势差是多大？
U=Bav
B
I
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本节小结： 1、熟练掌握使用左手定则判断洛仑兹力的方向。 2、根据粒子受力特征，判断粒子的运动特征。 3、运用带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 的公式R=mv/qB和T=2π m/qB解决具体运动问题。
q S 3P 2r通过测量S 3P就可知道粒子的比荷 , m 若已知q则可知m
有时与速度选择器组合 则有： qBv qE v2 偏转磁场中 qBv m r 两式联立求解
三、回旋加速器
回旋加速器是用来加速一群带 电粒子使它获得很大动能的仪器， 其核心部分是两个D形金属扁盒，两 盒分别和一高频交流电源两极相接， 以便在盒间的窄缝中形成匀强电场， 使粒子每次穿过狭缝都得到加速， 两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂 直于盒底面，离子源置于盒的圆心 附近，若离子源射出的离子电量为q， 质量为m，粒子最大回旋半径为Rm
某次实验中,已知加速电压是600V,磁感应强度是0.02T,测 得P点到S3的距离是0.4m.求离子的比荷. 7
7.5*10 C/kg
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1.用回旋加速器对质量是m、电荷量是q 的粒子加速,已知D形盒内匀强磁场的磁 感应强度为B,加速电压是如图15-8-1所 示的方波电压,则该电压的变化周期是 T= 2π m/qB .
D.若组成离子束的是某种元素的几种同位素,则质量越 大的同位素对应的X值越小.
下一题 返回
2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的工具, 原理图如图15-8-2所示.从离子源发射出某种离子,离子从 S1出来时速度很小,可以看作是静止的,后经S1与S2间的加 速电场加速后,沿垂直于磁场边界的方向从S3进入有界匀 强磁场,最后到达照相底片上的P点.
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的工具,原理图如图所示.从 离子源发射出某种离子,离子从S1出来时速度很小,可以看作是静止的,后经S1与 S2间的加速电场加速后,沿垂直于磁场边界的方向从S3进入有界匀强磁场,最后 到达照相底片上的P点. 1 2 加速电场中qU m v 0 2 v2 偏转磁场中qBv m r 1 2m u 解得r B q
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2.用同一回旋加速器(D形盒半径确定,D形盒内 匀强磁场的磁感应强度确定)分别对质子和氘 核加速,这两种粒子 1:2 运动的周期之比为______; 1:2 加速电场的所加高频电压周期之比________ ； 2:1 从D形盒飞出时的速度之比为___________;
获得的最大动能之比是 2:1
教学目标：掌握磁场中几种 基本模型原理和解题方法
一、速度选择器 二、质谱仪 三、回旋加速器 四、电磁流量计 五、磁流体发电机 六、霍尔效应
练习 练习 练习 练习 练习 练习
一、速度选择器
E 电场强度 v 的粒子则沿直线飞出 B磁感应强度
qBv qE不管粒子的电量，电性 如何只要满足
二、质谱仪
以下三种情况，电流I都是向右，磁场B垂直纸面向外。
若是由正电荷定 向移动形成的电 流，由左手定则， 正电荷受力向下， 下表面电势高
若是由负电荷定向移动形 成的电流（例如金属导 体），由左手定则，负电 荷受力也向下，则下表面 电势低
U d
若是由正负电荷共同定向 移动形成的电流（例如电 解液），由左手定则，正 负电荷受力都向下，则上 下表面不会产生电势差
.
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2:1 获得上述能量所需时间之比为__________.
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， 测出上下两个侧面的 电压为U,求流量Q
(U/c)q=qvB v=U/cB Q=(bc)vt t=1 =Ub/B
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目前世界上正在研究的新型发电机的原理如图所示，设想 在相距为d，且足够长的甲乙两金属板间加有垂直纸面向 里，磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过电键和灯泡相 连，将气体加热到使之高度电离的温度，气体电离后由于 正、负电荷一样多，且带电量均为e，因而称为等离子体， 将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会 聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机与一般发电机 不同之处，它可以直接把内能转化为电能，试问：
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如图所示，将一块长方体金属块放在匀强磁场中， 前后两表面与磁场方向垂直，在金属块中通入如 图所示的电流，此时金属块的上下两个表面将产 生电势差，这种现象称为霍尔效应。 已知磁场的磁感应强度为B，电子电量e，定向运 动速度为v，上下两个侧面间的距离为a，前后两 个侧面间的距离为b，求： （1）上下两个表面哪个电势高
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1.用质谱仪研究一束离子(其中可能含有各种不同离子) 的组成情况(参看图15-8-2),实验中测得P点到入口处S3 的距离为X,那么: （BC）
A.若X有唯一值,则离子束中各种离子的质量一定相同.
B.若X有唯一值,则离子束中各种离子的比荷一定相同.
C.若组成离子束的是某种元素的几种同位素,则质量越 大的同位素对应的X值越大.
负电荷受的洛仑兹力指 向A板。 B板为电源的正极。
六、霍尔效应
霍尔效应是电磁效应的一种，是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时 发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会 产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也 被称为霍尔电势差。霍尔效应应使用左手定则判断。
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2.一束正离子垂直射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里, 结果发现有些离子保持原来的运动方向,未发生任何偏转. 如果让这些不发生偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这 些离子又分裂成几束,如图15-9-2所示.对这些进入另一磁 场的离子,可得出结论: （D） A.它们的动能各不相同. C.它们的质量各不相同. 不相同 B.它们的电荷量各不相同. D.它们的电量与质量之比各
平衡后上下表面电势差 U满足： eBv e
1.如图所示,平行正对的金属板间有竖直向下的匀强电场,同时还有 垂直纸面向里的匀强磁场.一束质量为m、电荷量为q的正粒子从左 侧以平行于极板的速度v射入,能沿直线穿越此区域.则（ : AB） A.质量为m、电荷量为q的负粒子,从左侧以速度v沿平行于极板的方 向射入,也能沿直线穿越此区域. B.质量大于m、电荷量大于q的正粒子,从左侧以速度v沿平行于极板 的方向射入,也能沿直线穿越此区域. C.质量为m、电荷量为q的正粒子,从左侧以大于v的速度沿平行于极 板的方向射入,也能沿直线穿越此区域. D.质量为m、电荷量为q的正粒子,从右侧以速度v沿平行于极板的方 向射入,也能沿直线穿越此区域.
随液体流动的带电粒子 受洛仑兹力后向上 (或下)表面 聚集，当上下表面之间 电场的电势差为 U时受力平衡 U qBv q d是上下表面之间的距离 d U 则可知v dB V体积 S 截面积 vt 再根据流量Q S 截面积 v求出流量 t t
五、磁流体发电机
ห้องสมุดไป่ตู้
正负离子高速飞入磁场 区域，由图利用 左手定则能够判断正电 荷受洛仑兹力指向 B板， 最总带电粒子受力平衡 ： U qBv q U的大小为此电源的电动 势 d
粒子最终获得的最大速度：
四、电磁流量计
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Q（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简 化，假设流量计是如图所示的横截面为S的一段管道，管道处加 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， 测出上下两个侧面的电压为U
（2）上下两个表面间的电势差是多大？
U=Bav
B
I
返回
本节小结： 1、熟练掌握使用左手定则判断洛仑兹力的方向。 2、根据粒子受力特征，判断粒子的运动特征。 3、运用带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 的公式R=mv/qB和T=2π m/qB解决具体运动问题。
q S 3P 2r通过测量S 3P就可知道粒子的比荷 , m 若已知q则可知m
有时与速度选择器组合 则有： qBv qE v2 偏转磁场中 qBv m r 两式联立求解
三、回旋加速器
回旋加速器是用来加速一群带 电粒子使它获得很大动能的仪器， 其核心部分是两个D形金属扁盒，两 盒分别和一高频交流电源两极相接， 以便在盒间的窄缝中形成匀强电场， 使粒子每次穿过狭缝都得到加速， 两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂 直于盒底面，离子源置于盒的圆心 附近，若离子源射出的离子电量为q， 质量为m，粒子最大回旋半径为Rm
某次实验中,已知加速电压是600V,磁感应强度是0.02T,测 得P点到S3的距离是0.4m.求离子的比荷. 7
7.5*10 C/kg
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1.用回旋加速器对质量是m、电荷量是q 的粒子加速,已知D形盒内匀强磁场的磁 感应强度为B,加速电压是如图15-8-1所 示的方波电压,则该电压的变化周期是 T= 2π m/qB .
D.若组成离子束的是某种元素的几种同位素,则质量越 大的同位素对应的X值越小.
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2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的工具, 原理图如图15-8-2所示.从离子源发射出某种离子,离子从 S1出来时速度很小,可以看作是静止的,后经S1与S2间的加 速电场加速后,沿垂直于磁场边界的方向从S3进入有界匀 强磁场,最后到达照相底片上的P点.
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的工具,原理图如图所示.从 离子源发射出某种离子,离子从S1出来时速度很小,可以看作是静止的,后经S1与 S2间的加速电场加速后,沿垂直于磁场边界的方向从S3进入有界匀强磁场,最后 到达照相底片上的P点. 1 2 加速电场中qU m v 0 2 v2 偏转磁场中qBv m r 1 2m u 解得r B q
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2.用同一回旋加速器(D形盒半径确定,D形盒内 匀强磁场的磁感应强度确定)分别对质子和氘 核加速,这两种粒子 1:2 运动的周期之比为______; 1:2 加速电场的所加高频电压周期之比________ ； 2:1 从D形盒飞出时的速度之比为___________;
获得的最大动能之比是 2:1
教学目标：掌握磁场中几种 基本模型原理和解题方法
一、速度选择器 二、质谱仪 三、回旋加速器 四、电磁流量计 五、磁流体发电机 六、霍尔效应
练习 练习 练习 练习 练习 练习
一、速度选择器
E 电场强度 v 的粒子则沿直线飞出 B磁感应强度
qBv qE不管粒子的电量，电性 如何只要满足
二、质谱仪
以下三种情况，电流I都是向右，磁场B垂直纸面向外。
若是由正电荷定 向移动形成的电 流，由左手定则， 正电荷受力向下， 下表面电势高
若是由负电荷定向移动形 成的电流（例如金属导 体），由左手定则，负电 荷受力也向下，则下表面 电势低
U d
若是由正负电荷共同定向 移动形成的电流（例如电 解液），由左手定则，正 负电荷受力都向下，则上 下表面不会产生电势差
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2:1 获得上述能量所需时间之比为__________.
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， 测出上下两个侧面的 电压为U,求流量Q
(U/c)q=qvB v=U/cB Q=(bc)vt t=1 =Ub/B
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目前世界上正在研究的新型发电机的原理如图所示，设想 在相距为d，且足够长的甲乙两金属板间加有垂直纸面向 里，磁感应强度为B的匀强磁场，两板通过电键和灯泡相 连，将气体加热到使之高度电离的温度，气体电离后由于 正、负电荷一样多，且带电量均为e，因而称为等离子体， 将其以速度v喷入甲、乙两板之间，这时甲、乙两板就会 聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机与一般发电机 不同之处，它可以直接把内能转化为电能，试问：