與磁場有關的儀器一、質譜儀原理分析1、質譜儀:是測量帶電粒子質量和分析同位素的重要工具2、工作原理將質量不等、電荷數相等的帶電粒子經同一電場加速再垂直進入同一勻強磁場，由于粒子質量不同，引起軌跡半徑不同而分開，進而分析某元素中所含同位素的種類可見半徑不同意味著比荷不同，意味著它們是不同的粒子這就是質譜儀的工作原理質譜儀的兩種裝置⑴帶電粒子質量m,電荷量q,由電壓U加速后垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場,設軌道半徑為r,則有：NUOMB可得⑵帶電粒子質量m,電荷量q,以速度v穿過速度選擇器(電場強度E，磁感應強度B1),垂直進入磁感應強度為B2的勻強磁場.設軌道半徑為r,則有：MB2EB1NqE=qvB1可得：均可測定荷質比1．加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加。二.加速器直線加速器+U+++2．直線加速器（多級加速）如圖所示是多級加速裝置的原理圖：二.加速器直線加速器～直線加速器粒子在每個加速電場中的運動時間相等，因為交變電壓的變化周期相同直線加速器利用加速電場對帶電粒子做正功,使帶電的粒子動能增加，即qU=ΔEk②直線加速器的多級加速：教材圖3.6-5所示的是多級加速裝置的原理圖，由動能定理可知，帶電粒子經n級的電場加速后增加的動能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內制造直線加速器受到一定的限制。P1圖3.6-5多級加速器P2P3P4P5P6一級二級三級n級…①加速原理：回旋加速器回旋加速器回旋加速器1、作用：產生高速運動的粒子2、原理用磁場控制軌道、用電場進行加速+-+-~回旋加速器回旋加速器交變回旋加速器交變電壓的周期TE=粒子在磁場中運動的周期TBDv=？UB解：當粒子從D形盒出口飛出時，粒子的運動半徑=D形盒的半徑回旋加速器Dv=？UB回旋加速器問題6：D越大，EK越大，是不是只要D不斷增大，EK就可以無限制增大呢?回旋加速器2.交變電場的周期和粒子的運動周期T相同----保證粒子每次經過交變電場時都被加速1.粒子在勻強磁場中的運動周期不變

回旋加速器問題歸納3.帶電粒子每經電場加速一次,回旋半徑就增大一次,每次增加的動能為4.粒子加速的最大速度由盒的半徑決定問題歸納周期與速度和軌道半徑無關帶電粒子做勻速圓周運動的周期公式,帶電粒子的周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無關。因而圓運動周長也將與v成正比例地增大，如果其他因素(q、m、B)不變,則當速率v加大時,得知圓運動半徑將與v成正比例地增大,由因此運動一周的時間（周期）仍將保持原值。最終能量粒子運動半徑最大為D形盒的半徑R帶電粒子經加速后的最終能量：由有所以最終能量為討論：要提高帶電粒子的最終能量，應采取什么措施？回旋加速器加速的帶電粒子,能量達到25MeV～30MeV后，就很難再加速了。在磁場中做圓周運動,周期不變每一個周期加速兩次電場的周期與粒子在磁場中做圓周運動周期相同電場一個周期中方向變化兩次粒子加速的最大速度由盒的半徑決定電場加速過程中,時間極短,可忽略結論１.關于回旋加速器的工作原理，下列說法正確的是：A、電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子回旋B、電場和磁場同時用來加速帶電粒子C、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由加速電壓決定D、同一加速器，對某種確定的粒子，它獲得的最大動能由磁感應強度B決定和加速電壓決定(A)06年廣東東莞中學高考模擬試題88．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速．兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強磁場中，如圖所示，設勻強磁場的磁感應強度為B，D形金屬盒的半徑為R，狹縫間的距離為d，勻強電場間的加速電壓為U，要增大帶電粒子（電荷量為q質量為m，不計重力）射出時的動能，則下列方法中正確的是：()A．增大勻強電場間的加速電壓B．減小狹縫間的距離 C．增大磁場的磁感應強度D．增大D形金屬盒的半徑dRBU解：CD四、霍爾效應1879年霍耳發現，把一載流導體放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現橫向電勢差，這一現象稱之為霍耳現象。四、霍爾效應如圖，導電板高度為b厚度為d放在垂直于它的磁場B中。當有電流I通過它時，由于磁場使導體內移動的電荷發生偏轉，結果在A、A’兩側分別聚集了正、負電荷，在導電板的A、A’兩側會產生一個電勢差U。設導電板內運動電荷的平均定向速率為u，它們在磁場中受到的洛侖茲力為：當導電板的A、A’兩側產生電勢差后，運動電荷會受到電場力：導電板內電流的微觀表達式為：由以上各式解得：其中叫霍爾系數

例12、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，從而形成橫向電場對電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力。當靜電子與洛侖茲力達到平衡時，導體上下兩側之間就會形成穩定的電勢差。設電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e。回答下列問題：（1）達到穩定狀態時，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）電子所受洛侖茲力的大小為______。（3）當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所