2012高考复习电学部分精讲精练磁场
5磁场在科技生活中的运用
【课标要求】1．掌握带电粒子在复合场中的应用实例。2．知道回旋加速器的工作原理。3．认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。（质谱仪和回旋加速器的技术细节不作要求。）【知识精要】1．质谱仪（1）主要特征：将质量数不等电荷数相等的带电粒子经同一电场加速后进入同一偏转磁场，由于粒子的动量不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析元素中所含同位素的种类。（2）推导过程如下：R同一元素均为常量，故R
mvqB
2mEKqB

2mqU1qBB
2mU，由上式，BUq对q
m。
（3）质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。2．回旋加速器回旋加速器是利用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，使带电粒子在磁场中改变运动方向，然后进入电场中加速，使带电粒子在回旋过程中逐渐加速。（1）回旋加速器加速的最大速度vm由D型盒的边缘的半径R决定，即R
mvm，故。qB
vm
qBRm
（2）加速条件：交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等。（3）回旋加速器的优点：使带电粒子在较小的空间得到电场的多次加速，而使粒子获得较高的能量。缺点是这种经典的加速器使粒子获得的能量不会很高。因为粒子能量很高时，它的运动速度接近光速，按照狭义相对论，粒子的质量将随速度的增加而增大，粒子在磁场中的回旋周期将发生变化，这就破坏了回旋加速器的工作条件。3．速度选择器：构造如图所示，，当带正电粒子从左侧平行于极＋＋＋＋＋＋＋
v
－－－———
B－
f板射入时，带电粒子同时受到电场力FqE和洛仑兹力fqvB作用，当两者等大反向时，粒子不偏转，而是沿直线匀速直线运动，qEqvB，所以vEB，即只要粒子以速度vEB的速度沿垂直于磁场和电场的方向射入正交的电磁场中，粒子就不发生偏转。（1）速度选择器只选择速度的大小而不选择粒子的种类。即只要满足vEB，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。（2）对于某一确定的速度选择器，有确定的入口和出口。若带电粒子能以确定的速度沿某一方向作匀速直线运动，则沿相反方向则不能。4．磁流体发电机如图所示是磁流体发电机，其原理是：等离子气体喷入磁场，正负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，设AB平行金属板的面积为S，相距为L，等粒子体的电阻率为ρ，喷入气体的速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过ABr