考点一 带电粒子在复合场中的实际应用
1．质谱仪
(1)构造：如图1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．
图1
1
(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU＝mv2.
2v2
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB＝m.
r1
由以上两式可得r＝ B2．回旋加速器
(1)构造：如图2所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中．
2mUqr2B2q2U
，m＝，＝. q2UmB2r2 1
图2
(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由mv2q2B2r2
qvB＝，得Ekm＝，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，
r2m与加速电压无关． 3．速度选择器
(1)构造：如图3所示，平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器．
图3
E
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq＝qvB，即v＝，速度v与粒子电
B荷量、电性、质量无关． 4．磁流体发电机
高速等离子体射入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下发生偏转而打在A、B极板上，使两极板产生电势差．当离子做匀速运动时，两极板间的电势差最大．根据左手定则，如图4所示中的B极板是发电机的正极．若磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为v，磁感Uq
应强度为B，则由＝Bqv得两极板间能达到的最大电势差U＝Bdv.
d
图4
5．霍尔效应
2
如图5所示，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流体，当磁场方向与电流方向垂直时，形成电流的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，导致导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差．这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压．当载流子不偏转时，即所受洛伦兹力与电场力平衡时，霍尔电压达到稳定值．
图5
6．电磁流量计
电磁流量计原理：如图6所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷(正、负电子)在洛伦兹力作用下纵向偏转，a、b间出现电势差U.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定． UqUπUd由Bqv＝Eq＝，可得v＝.流量Q＝Sv＝.
dBd4B
图6
[思维深化]
速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应和电磁流量计有什么共性的地方？
答案 速度选择器、磁流体发电机的两极产生稳定电势差时，霍尔效应中霍尔电势差达到稳定时，电磁流量计电势差达到稳定时，其本质都是粒子匀速通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场力与洛伦兹力平衡．
1.[磁流体发电机的工作原理](多选)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图7是它的示意图．平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负离子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压．如果把A、B和用电器连接，A、B就是直流电源的两个电极，设A、B两板间距为d，磁感应强
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高考物理第八章第三节带电粒子在磁场中运动
