速度选择器的原理和应用(速度选择器的用途)

导语：一轮复习：速度选择器模型的应用

在图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。

只有以v=E/B的速度才能通过复合场。

注意：①不选择电性、电量

②不能反向射入

【质谱仪】

电场可以对带电粒子施加作用力，磁场也可以对运动的带电粒子施加作用力。可以利用电场和磁场来控制带电粒子的运动。利用电场让带电粒子获得一定的速度，利用磁场让粒子做圆周运动。由r＝mv/qB可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与质量有关，如果B、v相同，m不同，则r不同，这样就可以把不同的粒子分开。

以“速度选择器”为模型的应用有：

一：磁流体发电机

一种用磁流体发电的装置如图所示。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、负带电粒子）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就是一个直流电源的两个电极。

二：电磁流量计

如图所示，

圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力的作用下偏转，a、b间出现电势差，形成电场。

当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即qvB＝qE＝qU/d，所以v＝U/Bd，因此液体流量Q＝Sv＝πd²/4·U/Bd＝πdU/4。

三：霍尔效应

金属导体板放在垂直于它的匀强磁场中，当导体板中通过电流时，在平行于磁场且平行于电流的两个侧面间会产生电势差，这种现象叫霍尔效应。

静电力和洛伦兹力平衡时有qU/h＝qvB，上下两表面的电势差U＝vhB.电流与自由电荷定向运动的速度关系为I＝nqSv＝nqdhv.由上述两式可得电势差U＝BI/nqd.

四：配速法

如图所示，

空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场和沿y轴正向的匀强电场，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E。让质量为m、电荷量为q（q＜0）的粒子从O点以初速度v₀沿y轴正向发射。不计重力和粒子间的影响。

先“借”一个速度，此速度刚好配成一个速度选择器(qvB=qE)，再“还”这个速度。

也就是将速度分解成两个速度，则洛伦兹力也就可以分解成两个。

其中一个洛伦兹力与电场力平衡，则粒子会做匀速直线运动；另一个洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则粒子会做匀速圆周运动。

粒子的合运动为：匀速直线运动与匀速圆周运动的叠加。

轨迹为圆周朝+x方向拉伸。

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