磁场的综合应用郑岩(1).ppt

美国费米实验室加速器教学目标：一、速度选择器的工作原理分析：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，电荷受所加磁场的洛仑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，如图所示。说明：若我们在该装置前后各加一块挡板，让电量相同的不同速度的带电粒子从前边挡板中小孔射入，经过匀强电场和磁场，只有其运动速度刚好满足f洛=F电的粒子运动轨迹不发生偏转，从第二块挡板上小孔中射出。改变匀强电场或匀强磁场的大小，就可以得到不同速度的带电粒子。这个装置就叫做速度选择器（v=E/B）速度选择器：
（1）任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。
（2）带电粒子必须以唯一确定的速度
（包括大小、方向）才能匀速（或者说
沿直线）通过速度选择器。Eq=Bqv，
即v=E/B.与它的电量和电性、质量均无关。

二、质谱仪⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有：19．图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则()
A．若a与b有相同的质量，打在感光板上时，b的速
度比a大
B．若a与b有相同的质量，但a的电量比b的电量小
C．若a与b有相同的电量，
但a的质量比b的质量大
D．若a与b有相同的电量，
但a的质量比b的质量小三、加速器三、加速器三、加速器问题2：要使一个带正电粒子获得更大
的速度(能量)?问题2：要使一个带正电粒子获得更大
的速度(能量)?斯坦福大学的加速器三、回旋加速器三、回旋加速器2.原理?交变交变交变交变DDDDDDDDD问题7：

D越大，EK越大，是不是只要D不断增
大，EK就可以无限制增大呢?美国费米实验室加速器1.粒子在匀强磁场中的运动周期不变

1.粒子在匀强磁场中的运动周期不变

2.交变电场的周期和粒子的运动周期
T相同----保证粒子每次经过交变电
场时都被加速3.带电粒子每经电场加速一次,回旋半
径就增大一次,每次增加的动能为3.带电粒子每经电场加速一次,回旋半
径就增大一次,每次增加的动能为4.决定带电粒子在回旋加速器内运动
时间长短的因素:gk006.2008年高考物理广东卷4四、磁流体发电机
图所示的是磁流体发电机原理图，其原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到两极板上，在两极板上产生电势差.VB练习：
如图磁流体发电机的极板相距为d=0.2m，极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，B=0.1T。电离气体以速率v=1100m/s沿极板射入，极板间电离气体等效电阻r=0.1Ω，试求此发电机最大输出功率为多大?小结：
无论自由电荷的定向移动，还是等离子的喷射，或是流动的液体。在磁场的作用下会形成一个与磁场正交的电场，这是第一个物理过程。
如图为一电磁流量计的示意图,截面为一正方形的非磁性管,其每边长为d,内有导电液体流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的匀强磁场,磁感应强度B.现测得液体表面上ab两点间电势差为U,求管内导电液体的流量Q。五、电磁流量计
电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动.导电液体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下纵向偏转，a、b间出现电势差.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定.
由Bqv=Eq=Uq/d,可得v=U/Bd.
六、霍耳效应：又（n为单位体积自由电荷数）练习1、利用如图示的方法可以测量导体中单位体积内的自由电子数n,即测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为h,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向的电流I时,在导体上下表面间用电压表测得电压为U,已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是()
A.上表面的电势高
B.下表面的电势高
C.该导体单位体积内的
自由电子数为I/(ehb)
D.该导体单位体积内的
自由电子数为BI/(eUb)七、电磁血流计：
如图为一种测量血管中的血流速度原理图,在动脉血管两侧安装电极并加上磁场,设血管直径为2mm,磁场的磁感应强度为0.80T,电压表测得电压为0.10mV,则血流速度大小为多少?
测试2.如图为处于真空室内的回旋加速器示意图，质量为m，带电量为q的带电粒子，刚进入两D形盒间隙时速度可忽略不计，D形盒间隙中加有电压为U的同步交变电压，能使带电粒子每经过D形盒的间隙就被加速次，两D形盒中的匀强磁场使粒子在盒内作匀速圆周运动，最后达到较大的动能后从外侧出口处被引