磁場(chǎng)幾種儀器經(jīng)典速度選擇器電磁流量計(jì)等

1、電磁場(chǎng)的應(yīng)用一、速度選擇器1如圖所示的平行板器件中電場(chǎng)強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子從 P 孔射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。利用這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器?，F(xiàn)有一束帶正電粒子（電量為q，質(zhì)量為m）從P孔進(jìn)入，要使其能從Q孔離開，粒子的速度應(yīng)滿足怎樣的條件？如果是一束帶負(fù)電的粒子，從P孔進(jìn)入，要使其能從Q孔離開，粒子的速度應(yīng)滿足怎樣的條件？如果讓粒子從Q孔進(jìn)入，能否從P孔離開？2如圖，水平放置的平行金屬板a、b帶有等量異種電荷，b板帶正電，兩板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

2、，若一個(gè)帶正電的液滴在兩板間做直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向是：( )abBA沿豎直方向向下 B沿豎直方向向上C沿水平方向向左 D沿水平方向向右3在圖中實(shí)線框所圍的區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)一負(fù)離子（不計(jì)重力）恰好能沿直線MN通過這一區(qū)域則勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向不可能為下列哪種情況（ ）MNA、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向都水平向右B、勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直于紙面向里C、勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下D、勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下二.質(zhì)譜儀:1圖1是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖。設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受

3、到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成正一價(jià)的離子。離子從狹縫s1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過狹縫s2、s3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ。最后，離子打到感光片上，形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細(xì)線。若測(cè)得細(xì)線到狹縫s3的距離為d。試求離子的質(zhì)量m的表達(dá)式。2如圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列表述不正確的是（ ）A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直

4、紙面向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小三.回旋加速器B甲1在高能物理研究中，粒子回旋加速器起著重要作用，如圖甲為它的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形盒正中間開有一條窄縫。兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入D型盒中。在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速。如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型盒的邊緣，獲得最大速度，由導(dǎo)出裝置導(dǎo)出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D型盒的半徑為R。每

5、次加速的時(shí)間很短，可以忽略不計(jì)。正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。（1）為了使正離子每經(jīng)過窄縫都被加速，求交變電壓的周期；（2）求離子能獲得的最大速度； （3）求離子第1次與第n次在下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比。SB乙B2回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是( ) A增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C減小狹縫間的距離 D增大D形金屬盒的半徑3如果用同一回旋加速器分別加

6、速氚核（H）和粒子(He)，比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，可知 ( )A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能較小B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能也較大C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能也較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能較大四.磁流體發(fā)電機(jī)1磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖是它的示意圖平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極設(shè)

7、A、B兩板間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入A、B兩板之間，則下列說法正確的是（）AA是直流電源的正極 BB是直流電源的正極C電源的電動(dòng)勢(shì)為Bdv D電源的電動(dòng)勢(shì)為qvB五.電磁流量計(jì)××××a××××Bd ××××××××× v××××b×××× 圖-51.如圖-5所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可

8、以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)。導(dǎo)電液體中的自由電荷（正負(fù)離子）在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差。當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定。設(shè)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U，試寫出流量Q的表達(dá)式2.為了測(cè)量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U若用Q表示污水流量 (單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法正確的是 ( )A若污水中正離

9、子較多，則前內(nèi)側(cè)面比后內(nèi)側(cè)面電勢(shì)高B前內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)一定低于后內(nèi)側(cè)面的電勢(shì)，與哪種離子多無關(guān)C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與電壓U成正比，與a、b有關(guān)3如圖為一電磁流量計(jì)的示意圖，其截面為正方形的非磁性管，每邊邊長為d，導(dǎo)電液體流動(dòng)，在垂直液體流動(dòng)方向上加一指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)測(cè)得液體a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U，求管內(nèi)導(dǎo)電液體的流量Q.六霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)：置于磁場(chǎng)中的載流體，如果電流方向與磁場(chǎng)方向垂直，則垂直于電流和磁場(chǎng)方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加的橫向電場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象是霍普金斯大學(xué)研究生霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的，后被稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)

10、中受到洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。1（2000年高考理綜卷）如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)電勢(shì)差U，電流I和B的關(guān)系為U=k 式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)。霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)，橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。設(shè)電流I是由電子定向流動(dòng)形成的，電子的平

11、均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面的電勢(shì) 下側(cè)面的電勢(shì)（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為 。  （3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受的靜電力的大小為 （4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k=，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)。2、如圖所示是在一個(gè)很小的矩形導(dǎo)體板上，制作4個(gè)電極E、F、M、N而成的霍爾元件，導(dǎo)體板長為a、寬為b、厚為d，垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向移動(dòng)速度為v，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子電量為e，則達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)：（1）比較M、N兩個(gè)極的電勢(shì)高低；（2）求出霍爾電壓