7常见的电磁仪器

8常见的电磁仪器

一、常见的分立场电磁仪器

例2．如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到底片D上．下列说法不正确的是( )

A．粒子在电场中加速，在磁场中偏转B．粒子进入磁场的速度是

C．粒子在磁场中运动的轨道半径是D．该粒子带负电

二、常见的叠加场电磁仪器

1．速度选择器 2．磁流体发电机 3．电磁流量计 4．霍尔效应

例3．如图所示为速度选择器，两平行金属板水平放置，板间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E （图中未标出），磁感应强度大小为B。一束带正电的粒子（不计重力）以速度v0从左端沿水平方向进入两板间，恰好做直线运动。下列说法正确的是( )

A．上极板带负电B．速度v0的大小满足v0=E/B

C．只改变粒子的电性，粒子在两板间将做曲线运动

D．使该粒子以速度v0从右端沿水平方向进入，粒子在两板间仍能做直线运动

例4．磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入己电离的速度为v 的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的磁场，磁场方向与两板平行，并与气流垂直。如图所示，把两板与外电阻R连接起来，在磁场力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。设该气流

的电阻率为ρ，则下列说法中错误的是( )

A．该磁流体发电机模型的上表面电势高于下表面电势B．产生的感应电动势为

C．流过外电阻R的电流强度D．该磁流体发电机模型的路端电压为

例5．为了测量某化肥厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U，若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是( ) (多选)

A．若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面的电势高

B．前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势，与哪种离子多无关

C．污水中离子浓度越高，电压表的示数越大D．污水流量Q与电压U成正比，与ab无关

例6．据中新社北京某日报道:中国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应,引起国际物理学界巨大反响,是具有诺贝尔奖级的成绩。利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔

元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,上、下工作面间的距离为

d,通入图示方向的电流I时,C、D两侧面间会形成电势差U CD,下列说法中正确的是( )

A．仅增大磁感应强度时,电势差U CD不变

B．若霍尔元件的自由电荷是自由电子,则CD点的电势ΦC>ΦD

C．仅减小上、下工作面间的距离d时,电势差U CD变大D．仅增大通入的电流时,电势差U CD变大

针对训练

2．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速

电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，

形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是()

A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚

C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚

4．目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能．如图所示为它的发电原理图．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粒子，从整体上来说呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块面积为S、相距为d的平行金属板，金属板与外电阻R相连构成一电路．设气流

的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g，则流过外电阻R的电流强度I及电流方向为()

A．I＝，A→R→B B．I＝，A→R→B C．I＝，B→R→A D．I＝，B→R→A

5．去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c 固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器

显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则() (多选)

A．a侧电势比c侧电势高B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大

C．若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值

D．污水流量Q与U成正比，与L、D无关

6．如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为E1，磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为1/4圆弧，

圆弧的半径(op)为R，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器

中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B方向垂直于纸面向外。一带电粒子以

速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，

最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是() (多选)

A．速度选择器的极板P1的电势板比极板P2的高B．粒子的速度v= B1/ E1

C．粒子的比荷为E12/ERB12D．P、Q两点间的距离为2ERB12/BE12

7．如图所示为一种获得高能粒子的装置一环形加速器，环形区域内存在垂直纸面向外的可变

匀强磁场，质量为m、电荷量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动，A，B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，设粒子的初速度为零，在两极板间的电场中加速，每当粒子离开电场区域时，A板电势又降为零，粒子在电场多次加速下动能不断增大，而在环形区域内绕中心运动的半径不变(设极板间距远小于R)，粒子重力不计，下列关于环形加速器的说法中正确

的是()

A．加速器对带正电粒子顺时针加速，对带负电粒子加速需要升高B板电势

B．电势U越高，粒子最终的速度就越大

C．粒子每次绕行一圈所需的时间t n与加速次数n之间的关系为

D．环形区域内的磁感应强度大小B n与加速次数n之间的关系为

8．生活中可以通过霍尔元件来测量转动物体的转速。如图在一个转动的圆盘边缘处沿半径方向均匀地放置四个小磁铁，

其中两个N极向外，两个S极向外。在圆盘边缘附近放置一个霍尔元件，其尺寸如

图所示。当电路接通后，会在a、b两端产生电势差，经电路放大后得到脉冲信号。

已知脉冲信号的周期为T,若忽略感应电动势的影响，则()