广东省汕头市澄海中学高中物理-第三章-磁场-洛伦兹力的应用练习-新人教版选修3.doc

广东省汕头市澄海中学高中物理 第三章 磁场 洛伦兹力的应用练习 新人教版选修3-1一、质谱仪质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具2、基本原理将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类3、推导 二、加速器（一）、直线加速器1加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=DEk2直线加速器，多级加速多级加速装置的原理图：(课本101页)3直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制（二）、回旋加速器1、带电粒子在两D形盒中回旋周期 两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速 。2、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、回旋的最大半径是R，加速后的最大能量是 。三、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。否则将发生偏转。即有确定的入口和出口。3、这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都 。四、磁流体发电机分析：电动势： ，电流： ，五、电磁流量计分析：磁感应强度为B,分析导电液体的速度： 流量：Q= 六、霍尔效应分析：电势高的面是： ，两个面的电势差： 【课堂练习】( )1、关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动( )2、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同( )3、在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是：A.增大粒子射入时的速度 B.减小磁场的磁感应强度C.增大电场的电场强度D.改变粒子的带电性质( )4、一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(H)加速到v，使它获得动能为Ek，则：(1)能把粒子(He)加速到的速度为_(2)能使粒子获得的动能为_(3)加速粒子的交流电压频率与加速质子的交流电压频率之比为_( )5、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流流过金属块，如图3-7-14所示，则A、金属块上下表面电势相等 B、金属块上表面电势高于下表面电势C、金属块上表面电势低于下表面电势D、无法判断上下表面电势高低（ ）6、目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。如图所示表示了它的发电原理：将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为I，那么板间等离子体的电阻率为A. B. C.D.（ ）7、为了测量某化工厂的污水排放量，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，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧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），下列说法中正确的是 A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比，与a、b无关8、串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达处时，可被设在处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知碳离子的质量为m=2.010-26kg，U=7.5105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.610-19C，求R。9、如图所示为磁流体发电机示意图其中两极板间距d20cm，磁场的磁感应强度B=5T，若接入额定功率 P100 W的灯泡，灯泡正好正常发光，灯泡正常发光时的电阻R400 不计发电机内阻，求：（1）等离子体的流速多大？（2）若等离子体均为一价离子，则每秒钟有多少个什么性质的离子打在下极板10、如图所示厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A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B的关系为U=kIB/d式中的比例系数K称为霍尔系数 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是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）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面A的电势（填：高于、低于或等于）。(2)电子所受的洛仑兹力的大小为 。(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为 。(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k=1/ne其中n代表导体板单位体积中电子的个数4