高中物理专题知识及典型习题1磁场与现代科技.docx

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1、第15课时 磁场及现代科技2一、 霍尔效应： 如下图，厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀称磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A/之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。试验说明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系 式中的比例系数K称为霍尔系数。 霍尔效应可说明如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加及洛仓兹力方向相反的静电力，当静电力及洛仑兹力到达平衡时，导体板上下两面之间就会形成稳定的电势差。 设电流I是由电子的定向流淌形成的，电子的平均定向速度

2、为v，电量为e。答复以下问题：1到达稳定状态时，导体板上侧面A的电势_下侧面的电势填高于、低于 或等于 2电子所受的洛仑兹力的大小为_。3当导体板上下两面之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_。4由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数为，其中n代表导体板 单位体积中电子的个数。 小 结： 材料导电的粒子种类+q、-q 左手定那么断定粒子偏转方向 推断电势上下。二、 直线加速器： 1、动能定理：；要使v增大，那么U要很高，受到限制。 2、多级加速：；装置要很长。三、 回旋加速器：1932年，美国，劳伦斯 1、加速器：产生高能量的带电粒子的装置有直线加速器和回旋加速器 回旋加速器：是一种

3、能在较小空间范围内，让粒子被电场屡次加速而获得高能量的一 种加速器 2、原理： A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度v0垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达A1时，在A1 A1/处造成向上的电场，粒子被加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以v1在磁场中匀速转动半个周期，到达A2/时，在A2/ A2处造成向下的电场，粒子又一次被加速，速率由v1增加到v2，如此接着下去，每当粒子经过A A/的交界面时都是它被加速，从而速度不断地增加。带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为，为到达不断加速的目的，只要在A A/上加上周期也为T的交变电压就可以了。即T电=。 加速一次：； 最大动能：

4、； 3、 构造： 两个D形金属盒，中间有一狭缝，中心旁边有粒子源，置于真空中，放在两个宏大 电磁铁两极间，磁场B及盒垂直，；三、课堂练习：CDEFUCDBI1、利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动限制等领域。 如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的 工作面对下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD， 以下说法中正确的选项是 A电势差UCD仅及材料有关 B假设霍尔元件的载流子是自由电子，那么电势差UCD0 C仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大 D在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持程度2、如下图，一块长度为a、宽度为b、厚度为d

5、的金属导体，当加有及侧面垂直的匀强 磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下外表MN间电压为U。 自由电子的电量为e。以下说法中正确的选项是 AM板比N板电势高 B导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C导体中自由电子定向挪动的速度为v=U/Bd D导体单位体积内的自由电子数为BI/eUb3、一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R，垂直 D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，接在D形盒上的 高频电源频率为f。以下说法正确的选项是 A质子被加速后的最大速度不行能超过2fR B质子被加速后的最大速度及加速电场的电压大小无关 C只要R足够大，质子的速度可以被加速到随

6、意值 D不须要变更任何量，这个装置也能用于加速粒子4、回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属 扁盒，两盒分别和一高频沟通电源两极相接，以便在盒间窄缝中形成匀强电场，使粒子 每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场B中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于 盒的圆心旁边，假设粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为， 其运动轨迹如图，问：1盒内有无电场？ 2粒子在盒内做何种运动？ 3所加沟通电频率应是多大，粒子角速度为多大？ 4粒子分开加速器时速度为多大，最大动能为多少？ 5设两D形盒间电场的电势差为U，盒间间隔 为d，其 电场匀称，求加速到上述能量所需时间。第15课时 磁场及现代科技2参考答案一、 霍尔效应： 1低于； 2evB; 3eU/h; 4； ； ； ；课堂练习： 1、BC； 2、CD； 3、AB； 4、1盒内没有电场； 2匀速圆周运动； 3； ； 4； ； 5粒子每转一周，能量增加2qU，能量增加到Ekm运动的 圈数n为：； 在磁场中：； 在电场中：； ；