專題強化十九洛倫茲力與現代科技學習目標1.理解質譜儀和回旋加速器的原理,并能解決相關問題。2.會分析電場和磁場疊加的幾種實例?？键c一質譜儀1.功能:質譜儀是測量帶電粒子質量(或比荷)、分離同位素的儀器。2.工作原理(如圖所示)(1)加速電場:qU=12mv2(2)偏轉磁場:qvB=mv2r,l=2r=1B2mUq,m=qr例1質譜儀是用來分析同位素的裝置,如圖為質譜儀的示意圖,其由豎直放置的速度選擇器、偏轉磁場構成。由三種不同粒子組成的粒子束以某速度沿豎直向下的方向射入速度選擇器,該粒子束沿直線穿過底板上的小孔O進入偏轉磁場,最終三種粒子分別打在底板MN上的P1、P2、P3三點,已知底板MN上下兩側的勻強磁場方向均垂直紙面向外,且磁感應強度的大小分別為B1、B2,速度選擇器中勻強電場電場強度的大小為E。不計粒子的重力以及它們之間的相互作用,則()A.速度選擇器中的電場方向向左,且三種粒子均帶正電B.三種粒子的速度大小均為EC.打在P3點的粒子的比荷最大,且其在磁場中的運動時間最長D.如果三種粒子電荷量均為q,且P1、P3的間距為Δx,則打在P1、P3兩點的粒子質量差為q聽課筆記

考點二回旋加速器1.構造如圖所示,D1、D2是半圓形金屬盒,D形盒處于勻強磁場中,D形盒的縫隙處接交流電源。2.原理交流電周期和粒子做圓周運動的周期相等,使粒子每經過一次D形盒縫隙,粒子就被加速一次。3.最大動能由qvmB=mvm2R、Ekm=12mvm2得Ekm=q2B2R4.總時間(1)在磁場中運動的時間粒子在磁場中運動一個周期,被電場加速兩次,每次增加動能qU,加速次數n=EkmqU,粒子在磁場中運動的總時間t磁=n2T=Ekm2(2)在電場中運動的時間根據nd=12at電2,q解得t電=BRdU例21930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質D形盒D1、D2構成,其間留有空隙,現對氚核(13H)加速,所需的高頻電源的頻率為f,已知元電荷為e,下列說法正確的是(A.被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨半徑的增大而增大B.高頻電源的電壓越大,氚核最終射出回旋加速器的速度越大C.氚核的質量為eBD.該回旋加速器接頻率為f的高頻電源時,也可以對氦核(24聽課筆記

考點三電場與磁場疊加的應用實例角度速度選擇器1.平行板中電場強度E和磁感應強度B互相垂直(如圖)。2.帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qvB=qE,即v=EB3.速度選擇器只能選擇粒子的速度,不能選擇粒子的電性、電荷量、質量。4.速度選擇器具有單向性,粒子從速度選擇器的另一端射入,不能實現速度選擇功能。例3如圖所示,M、N為速度選擇器的上、下兩個帶電極板,兩極板間有勻強電場和勻強磁場。勻強電場的電場強度大小為E、方向由M板指向N板,勻強磁場的方向垂直紙面向里。速度選擇器左右兩側各有一個小孔P、Q,連線PQ與兩極板平行。某種帶電粒子以速度v從P孔沿PQ連線射入速度選擇器,從Q孔射出。不計粒子重力,下列判斷正確的是()A.帶電粒子一定帶正電B.勻強磁場的磁感應強度大小為vC.若將該種帶電粒子以速率v從Q孔沿QP連線射入,不能從P孔射出D.若將該帶電粒子以2v的速度從P孔沿PQ連線射入后將做類平拋運動聽課筆記

角度磁流體發(fā)電機1.原理:如圖所示,等離子體噴入磁場,正、負離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉而聚集在B、A板上,產生電勢差,它把離子的動能通過磁場轉化為電能。2.電源正、負極判斷:根據左手定則可判斷出圖中的B是發(fā)電機的正極。3.電源電動勢E:設A、B平行金屬板的面積為S,兩極板間的距離為l,磁場磁感應強度為B,等離子體的電阻率為ρ,噴入氣體的速度為v,板外電阻為R。當正、負離子所受靜電力和洛倫茲力平衡時,兩極板間達到的最大電勢差為U(即電源電動勢為U),則qUl=qvB,即U=Blv4.電源內阻:r=ρlS5.回路電流:I=Ur例4(多選)(2024·湖北卷,9)磁流體發(fā)電機的原理如圖所示,MN和PQ是兩平行金屬極板,勻強磁場垂直于紙面向里。等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負帶電粒子)從左側以某一速度平行于極板噴入磁場,極板間便產生電壓。下列說法正確的是()A.極板MN是發(fā)電機的正極B.僅增大兩極板間的距離,極板間的電壓減小C.僅增大等離子體的噴入速率,極板間的電壓增大D.僅增大噴入等離子體的正、負帶電粒子數密度,極板間的電壓增大聽課筆記

角度電磁流量計1.流量(Q)的定義:單位時間流過導管某一截面的導電液體的體積。2.導電液體的流速(v)的計算:如圖所示,一圓柱形導管直徑為d,用非磁性材料制成,導電的液體向右流動。導電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉,使a、b間出現電勢差,當qUd=qvB時,a、b間的電勢差(U)達到最大,可得v=U3.流量的表達式:Q=Sv=πd24·U4.電勢高低的判斷:根據左手定則可得φa>φb。例5(2025·八省聯考山陜青寧卷,7)人體血管狀況及血液流速可以反映身體健康狀態(tài)。血管中的血液通常含有大量的正負離子。如圖,血管內徑為d,血流速度v方向水平向右?，F將方向與血管橫截面平行,且垂直紙面向內的勻強磁場施于某段血管,其磁感應強度大小恒為B,當血液的流量(單位時間內流過管道橫截面的液體體積)一定時()A.血管上側電勢低,血管下側電勢高B.若血管內徑變小,則血液流速變小C.血管上下側電勢差與血液流速無關D.血管上下側電勢差變大,說明血管內徑變小聽課筆記

角度霍爾元件1.霍爾效應與霍爾元件高為h、寬為d的導體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強磁場B中,當電流通過導體時,在導體的上表面A和下表面A'之間產生電勢差,這種現象稱為霍爾效應,此電勢差稱為霍爾電壓。2.電勢高低的判斷:如圖,導體中的電流I向右時,根據左手定則可得,若自由電荷是電子,則下表面A'的電勢高。若自由電荷是正電荷,則下表面A'的電勢低。3.霍爾電壓的計算:當自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時,A、A'間的電勢差(U)保持穩(wěn)定,由qvB=qUh,I=nqSv,S=hd,聯立得U=BInqd=kBId,其中k=例6用圖示裝置可以檢測霍爾效應。利用電磁鐵產生磁場,電流表檢測輸入霍爾元件的電流,電壓表檢測元件輸出的電壓,已知圖中的霍爾元件是半導體,與金屬導體不同,它