1、O-電場(chǎng)與磁場(chǎng)在實(shí)際中的應(yīng)用知識(shí)體系：一速度選擇器1如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電荷量不同的正離子垂直地射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，有些未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn).如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束，對(duì)這些進(jìn)入另一磁場(chǎng)的離子，可得出結(jié)論（）A. 它們的動(dòng)能一定各不相同B. 它們的電荷量一定各不相同C.它們的質(zhì)量一定各不相同D.它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同答案D二質(zhì)譜儀2. 質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要儀器，它的構(gòu)造如圖所示設(shè)從離子源S產(chǎn)生出來(lái)的正離子初速度為零，經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入一平行板電容器C中，電”

2、f:1打CxIX場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)相互垂直,具有某一速度的離子將沿圖中所示ThT11的直線穿過(guò)兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn),再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在記i-2v錄它的照相底片上的P點(diǎn)若測(cè)得P點(diǎn)到入口處S的距離為s,證明離子的質(zhì)量為m=qBBS.12E答案離子被加速后進(jìn)入平行板電容器，受到的水平的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡才能夠豎直向上進(jìn)入上面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由qvB=qE得v=E/B,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中-mv,將v代入,可得m=qBB2S.112qB22E三回旋加速器3. 回旋加速器是用來(lái)加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電

3、源兩極相接，以便在盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)狹縫都得到加速,兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，離子源置于盒的圓心附近若離子源射出的離子電荷量為q,質(zhì)量為m,粒子最大回轉(zhuǎn)半徑R,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.m求：（1）兩個(gè)D形盒內(nèi)有無(wú)電場(chǎng)?（2）離子在D形盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)?（3）所加交流電頻率是多大？（4）離子離開(kāi)加速器的速度為多大?最大動(dòng)能為多少?答案(1)無(wú)電場(chǎng)(2) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大(3) qB(4)qBRmq2B2Rm22nm2m四霍爾效應(yīng)4. 如圖所示,厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)

4、面A和下側(cè)面A之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U=kIB.式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)霍爾效應(yīng)可解釋如下:外部磁場(chǎng)的洛倫茲d力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的,電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問(wèn)題：(1) 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)下側(cè)面A的電勢(shì)(填“高于”“低于”或(2) 電子所受的洛倫茲力的大小為；(3) 當(dāng)導(dǎo)體板上

5、下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為；(4) 由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為k=丄，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)ne數(shù).答案(1)低于(2)evB(3)eUh(4)由F=F電得evB=eUU=hvB導(dǎo)體中通過(guò)的電流I二nevdh由U=k里得hvB=kIB=knevdhBddd得k二丄ne五：磁流體發(fā)電機(jī)5. 目前世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化|A為電能如圖所示為它的發(fā)電原理圖將一束等離子體(即高溫下電離的氣體含有大量帶搭X正電和負(fù)電的微粒從整體上來(lái)說(shuō)呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)中I有兩塊面積為S,相距為d的平

6、行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路.設(shè)氣流的速度為v,氣體的電導(dǎo)率（電阻率的倒數(shù)）為g,則流過(guò)外電阻R的電流強(qiáng)度I及電流方向?yàn)椋ǎ〢.1=亞，ARBB.I=BdvS，BRARSR+gdC.I=業(yè)，BRAD.I=BdvSg，ARBRgSR+d答案D六：電磁流量計(jì)6. 電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）.為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接（圖中虛線）.圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

7、勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面.當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測(cè)得電流值.已知流體的電阻率為p，不計(jì)電流表的內(nèi)阻,則可求得流量為()A.七(bR+pc)B.七(aR+p-)C.七(cR+p:)D.七(R+p-)BaBcBbBa答案A練習(xí):電磁場(chǎng)在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用1. 電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖7所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c,流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中

8、流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，/表示測(cè)得的電流值。已知流體的電阻率為P，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為IcIbA.(bR+p-)B.-(aR+p-)BaBcI/門(mén)a、I”be、C.右(cR+P)D.扁(R+p)BbBa2. 圖8是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電A.距離變化B.

9、正對(duì)面積變化C.無(wú)延時(shí)作用D.如果斷開(kāi)B線圈的電鍵S2,壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在的電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩板間的（）C介質(zhì)變化D電壓變化3. 如圖9所示是一種延時(shí)開(kāi)關(guān)，當(dāng)耳閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通。當(dāng)耳斷開(kāi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放。則A. 由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用B. 由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用04. 電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如圖10所示，它由繞在磁環(huán)上的兩個(gè)相同的線圈串聯(lián)而成，線圈中通有方向如圖所

10、示的電流。則由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？A.向上偏轉(zhuǎn)B.向下偏轉(zhuǎn)C.向左偏轉(zhuǎn)D.向右偏轉(zhuǎn)5. 如圖11所示為靜電除塵器的原理示意圖，它是由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，A接高壓電源的正極，B接負(fù)極，A、B間有很強(qiáng)的非勻強(qiáng)電場(chǎng)，距B越近處場(chǎng)強(qiáng)越大。燃燒不充分帶有很多煤粉的煙氣從下面入口C進(jìn)入。經(jīng)過(guò)靜電除塵后從上面的出口D排除，下面關(guān)于靜電除塵器工作原理的說(shuō)法中正確的是A.煙氣上升時(shí)，煤粉接觸負(fù)極B而帶負(fù)電，帶負(fù)電的煤粉吸附到正極A上，在重力作用下，最后從下邊漏斗落下。B.負(fù)極B附近空氣分子被電離，電子向正極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，遇到煤粉使其帶負(fù)電，帶負(fù)電的煤粉吸附到正極A上，在重力作用下，最

11、后從下邊漏斗落下。C. 煙氣上升時(shí)，煤粉在負(fù)極B附近被靜電感應(yīng)，使靠近正極的一端帶負(fù)電，它受電場(chǎng)引力較大,被吸附到正極A上，在重力作用下，最后從下邊漏斗落下。D. 以上三種說(shuō)法都不正確。圖12圖126. 如圖12所示，有的計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的每一個(gè)鍵下面都連一小金屬塊，與該金屬片隔有一定空氣隙的是另一塊小的固定金屬片，這兩塊金屬片組成一個(gè)小電容器。該電容器的電容C可用公式C=8S計(jì)算，d式中常量8=9X10-i2F/m,S表示金屬片的正對(duì)面積，d表示兩金屬片間的距離。當(dāng)鍵被按下時(shí)，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測(cè)到是哪個(gè)鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號(hào)。設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50m

12、m2，鍵未按下時(shí)兩金屬片的距離為0.6mm。如果電容變化了0.25pF,電子線路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào)，則鍵至少要被按下mm。7. （2002年全國(guó)理綜卷）電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過(guò)電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖14所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)中心為0,半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P點(diǎn)，需要加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度0，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？8. 如圖16所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場(chǎng)，質(zhì)量為m,電量為+q的粒子

13、在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開(kāi)有小孔的極板，原來(lái)電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U,B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩極間電場(chǎng)中加速，每當(dāng)粒子離開(kāi)B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑不變。設(shè)t=0時(shí)，粒子靜止在A板小孔處，在電場(chǎng)作用下加速，并繞行第一圈。求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能En。為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)必須周期性遞增。求粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R）。在粒子繞行的整個(gè)過(guò)程中，A板電勢(shì)是否可始終保持為+U?為什么？10美國(guó)航天飛機(jī)“阿特蘭蒂斯”

14、號(hào)上進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)衛(wèi)星懸繩發(fā)電實(shí)驗(yàn)。航天飛機(jī)在赤道上空?qǐng)A形軌道上由西向東飛行，速度為7.5km/s。地磁場(chǎng)在航天飛機(jī)軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50X10-4T,從航天飛機(jī)上發(fā)射出的一顆衛(wèi)星，攜帶一根與航天飛機(jī)相連的場(chǎng)L=20km的金屬懸繩，航天飛機(jī)和衛(wèi)星間的這條懸繩方向沿地球徑向并指向地心，懸繩電阻約r=800Q，由絕緣層包裹。結(jié)果在繩上產(chǎn)生的電流強(qiáng)度約I=3A。(1) 估算航天飛機(jī)運(yùn)行軌道的半徑。取地球半徑為6400km，第一宇宙速度為7.9km/h。(2) 這根金屬繩能產(chǎn)生多大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？計(jì)算時(shí)認(rèn)為金屬繩是剛性的，并比較繩的兩端，即航天飛機(jī)端與衛(wèi)星端電勢(shì)哪端高？(3) 試分析繩上的電流是通過(guò)什么樣的回路形成的？(4) 金屬繩輸出的電功率多大？參考答案：1A2A解析：電容式話筒中振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器相當(dāng)于一個(gè)平行板電容器。當(dāng)人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使兩極板間的距離發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容器的電容發(fā)生變化所以選(A).3BC4A5B60.157. 電子在磁場(chǎng)中沿圓弧ab運(yùn)動(dòng)，圓心為C,半徑為R。以v表示電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，m、e分1mv2別表示電子的質(zhì)量和電量，則eUmu2evB=2R0r又有tg=2R廠1i2m