带电粒子在磁场中运动的应用分解.ppt

12质量分析器原理①单聚焦磁场分析器原理与结构6789双聚焦分析器应用二：回旋加速器1、工作原理：
①磁场的作用：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场时，只在洛伦磁力作用下做匀速圆周运动，其中周期和角速率与半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间（半个周期）后，平行于电场方向进入电场中加速。
②电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的。3、粒子所能获得的最大速度
离子加速后，从D形盒射出时的能量达到最大，粒子做最后一圈圆周运动的半径就等于D形盒的半径R

可见，带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关4、带电粒子在回旋加速器中运动的时间5、回旋加速器不能无限提高粒子的能量？++++++++速度选择器可能情况例3-1、如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为E同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感拉强度为B一束电子以大小为v0的速度从左边S处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板，要想使电子在两板间能沿虚线运动，则v0、E、B之间的关系应该是()例3-2：如图所示是质谱仪的示意图。已知速度选择器中的磁场B1=0.40T，电场E=1.00×105N/C；偏转分离器中的匀强磁场B2=0.50T。现有带一个基元电荷电量的两种铜离子，在感光底片上得到两个感光点A1、A2，测得SA1=0.658m，SA2=0.679m。求两种铜离子的质量数。（已知e=1.60×10-19C，mp=1.67×10-27kg）应用四：磁流体发电例4-1、目前世界上正在研究的一种新型发电机叫做磁流体发电机。这种发电机与一般发电机不同，它可以直接把内能转化为电能，它的发电原理是：将一束等离子体(既高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)喷射入磁场，如图所示磁场中A、B金属板上会聚集电荷，产生电压。设A、B两平行金属板的面积为S，彼此相距L，等离子体的导电率为σ（即电阻率的倒数），喷入速度为v，板间磁感应强度B与气流方向垂直，与板相连的电阻的阻值为R。问流过R的电流I为多少？例4-2、磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化成电能。其原理是将等离子体（高温下产生的等量的正、负离子的气体）以某一速度v0射入磁场中，正负离子向不同的极板偏转，从而使两极板带上等量异号电荷。当两板间电压达到某一值时，电荷不再偏转。此电压值即等于此磁流体发电机的电动势。设喷射等离子体的速度为v0，匀强磁场为B，两极板间距离为d，两极板长为L，宽为a，等离子体的电阻率为求：
（1）该发电机的电动势。
（2）若在两极板间接入电阻R，求极板间的电压。d例4-3：如图9-31所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U（a、b为流量计上下表面的两点），求管内导电液体的流量Q。例4-4、（09年宁夏卷）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（）载流导体放在磁场中，若磁场与电流方向垂直，则在与磁场和电流方向垂直方向上会出现电势差，如图所示。霍尔元件例5-1、如图所示导体，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A1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和磁感应强度B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：
(1)判断稳定时侧面A与A1电势的电势高、低。
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为______(3)A与A1两侧面之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为。
(4)霍尔系数为k=。4、磁流量计例6-1、一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示，在动脉血管的左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表。设血管的直径是d，磁场的磁感强度为B，电压表测出的电压为U，则血流速度大小为多少？流量为多少？例6-2、如图所示的流量计是横截面