速度选择器、霍尔效应、磁流体发电机、电磁流量计、质谱仪、回旋加速器

一、速度选择器、霍尔效应、磁流体发电机、电磁流量计

① 速度选择器

例.在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直。一带电粒子（不计重力）从左端以速度沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）。 A: 一定带正电 B: 速度v=𝐵 C: 若速度v>，粒子一定不能从板间射出

𝐵𝐸𝐸

D: 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍然做直线运动 ② 霍尔效应

例.如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明：当磁场不太强时，上下表面的电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U=k𝑑：，式中的比例系数k称为霍尔系数。设载流子的电量为q，下列说法中正确的是（ ）。 A: 载流子所受静电力的大小F=q𝑑 B: 导体上表面的电势一定大于下表面的电势

C: 霍尔系数为k=nq，其中n为导体单位长度上的载流子数 D: 载流子所受洛伦兹力的大小为F洛=③ 磁流体发电机

𝐵𝐼nh𝑑

1

𝑈

𝐼𝐵

，其中n为导体单位体积内的载流子数

例.目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的发电原理:将一束等离子体沿图中所示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就聚集了电荷.在磁极配置如图所示的情况下,下述说法正确的是( )

A. 板A带正电

B. 有电流从b经用电器流向a C. 金属板A、B间的电场方向向下

D. 等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 ④ 电磁流量计

例1.如图为电磁流量计的示意图．直径为d的非磁性材料制成的圆形导管内，有导电液体流动，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导电液体流动方向而穿过一段圆形管道．若测得管壁内a、b两点间的电势差为U，则管中导电液体的流量Q=______．

例2.如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的表达式正确的是（ ） A．Q=C．Q=

𝜋dE𝐵

B．Q= D．Q=

𝜋dE4𝐵

𝜋d2E4𝐵

𝜋d2E𝐵

二、 质谱仪

例1.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图所示它的工作原理是各带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场，然后利用各粒子打在荧光屏上的位置，根据圆周运动相关规律就可以计算出它们的荷质比．图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知( )． A．此粒子带负电

B．下极板S2比上极板S1电势高

C．若只增大加速电压U，则半径r变大

D．若只增大入射粒子的质量，则半径r变小

例2.质谱仪又称质谱计,是分离和检测不同同位素的仪器.工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子初速度几乎为零地进入电压为U0的加速电场。这些离子加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,最后打在底片上。 已知放置底片的区域MN长度为L,且OM=L.某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。为使原本打在MN点P的离子能打在QN区域,则加速电压U的值不可能为( )

A.

16𝑈09

B.

100𝑈081

C.

140𝑈081

D. 2𝑈0

三、回旋加速器

例.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示.设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是( )

A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C.高频电源只能使用矩形交变电流,不能使用正弦交变电流 D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子