1、第15課時 磁場與現代科技（2）1、 霍爾效應： 如圖所示，厚度為h寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A/之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應。實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和磁感應強度B的關系 式中的比例系數K稱為霍爾系數。 霍爾效應可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側會出現多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倉茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛侖茲力達到平衡時，導體板上下兩面之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。 設電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定

2、向速度為v，電量為e?；卮鹣铝袉栴}：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面A的電勢_下側面的電勢（填高于、低于 或等于） （2）電子所受的洛侖茲力的大小為_。（3）當導體板上下兩面之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為_。（4）由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數為，其中n代表導體板 單位體積中電子的個數。 小 結： 材料導電的粒子種類（+q、-q） 左手定則判定粒子偏轉方向 判斷電勢高低。2、 直線加速器： 1、動能定理：；要使v增大，則U要很高，受到限制。 2、多級加速：；裝置要很長。3、 回旋加速器：（1932年，美國，勞倫斯） 1、加速器：產生高能量的帶電粒子的裝置（有直線加速器

3、和回旋加速器） 回旋加速器：是一種能在較小空間范圍內，讓粒子被電場多次加速而獲得高能量的一 種加速器 2、原理： A0處帶正電的粒子源發(fā)出帶正電的粒子以速度v0垂直進入勻強磁場，在磁場中勻速轉動半個周期，到達A1時，在A1 A1/處造成向上的電場，粒子被加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以v1在磁場中勻速轉動半個周期，到達A2/時，在A2/ A2處造成向下的電場，粒子又一次被加速，速率由v1增加到v2，如此繼續(xù)下去，每當粒子經過A A/的交界面時都是它被加速，從而速度不斷地增加。帶電粒子在磁場中作勻速圓周運動的周期為，為達到不斷加速的目的，只要在A A/上加上周期也為T的交變電壓就可以了。即

4、T電=。 加速一次：； 最大動能：； 3、 結構： 兩個D形金屬盒，中間有一狹縫，中心附近有粒子源，置于真空中，放在兩個巨大 電磁鐵兩極間，磁場B與盒垂直，；三、課堂練習：CDEFUCDBI1、利用霍爾效應制作的霍爾元件，廣泛應用于測量和自動控制等領域。 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度B垂直于霍爾元件的 工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側面會形成電勢差UCD， 下列說法中正確的是（ ） A電勢差UCD僅與材料有關 B若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢差UCD0 C僅增大磁感應強度時,電勢差UCD變大 D在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平2、如圖所示

5、，一塊長度為a、寬度為b、厚度為d的金屬導體，當加有與側面垂直的勻強 磁場B，且通以圖示方向的電流I時，用電壓表測得導體上、下表面MN間電壓為U。 已知自由電子的電量為e。下列說法中正確的是（ ） AM板比N板電勢高 B導體單位體積內自由電子數越多，電壓表的示數越大 C導體中自由電子定向移動的速度為v=U/Bd D導體單位體積內的自由電子數為BI/eUb3、一個用于加速質子的回旋加速器，其D形盒半徑為R，垂直 D形盒底面的勻強磁場的磁感應強度為B，接在D形盒上的 高頻電源頻率為f。下列說法正確的是 （ ） A質子被加速后的最大速度不可能超過2fR B質子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無

6、關 C只要R足夠大，質子的速度可以被加速到任意值 D不需要改變任何量，這個裝置也能用于加速粒子4、回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬 扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間窄縫中形成勻強電場，使粒子 每穿過狹縫都得到加速，兩盒放在勻強磁場B中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于 盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質量為m，粒子最大回旋半徑為， 其運動軌跡如圖，問：（1）盒內有無電場？ （2）粒子在盒內做何種運動？ （3）所加交流電頻率應是多大，粒子角速度為多大？ （4）粒子離開加速器時速度為多大，最大動能為多少？ （5）設兩D形盒間電場的電勢差為U，盒間距離為d，其 電場均勻，求加速到上述能量所需時間。第15課時 磁場與現代科技（2）參考答案1、 霍爾效應： （1）低于； （2）evB; （3）eU/h; （4）； ； ； ；課堂練習： 1、BC； 2、