入运行，它能将质子加速到。年劳伦斯获诺贝尔物理奖。二回旋加速器二回旋加速器年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内进行多级加速工作原理利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件两个形盒和其间的窄缝内完成。二回旋加速器例回旋加速器中磁场的磁感应强度为，形盒的半径为，用该回旋加速器加速质量为电量为的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求粒子的回转周期是多大高频电极的周期为多大粒子的最大动能是多大带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由得，若形盒的半径为，则带电粒子的最终动能所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度和形盒的半径。为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关思考与讨论回旋加速器利用两形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与和有关，与无关小结思考与讨论如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗如图是磁流体发电机，其原理是等离子体喷入磁场，正负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到板上，产生电势差。设板间距离为，当等离子体以速度匀速通过板间时，板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡场，即场，故电源电动势场。三磁流体发电机例目前世界上正在研究新型发电机磁流体发电机，它的原理图如图所示，设想在相距为的两平行金属板间有磁感应强度为的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之电离后，由于正负离子样多，且带电荷量均为，因而称为等离子体，将其速度喷入甲乙两板之间，这时甲乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机的原理，它可以直接把内能转化为电能。试问图中哪个极板是发电机的正极发电机的电动势多大设喷入两极间的离子流每立方米有个负电荷，离子流的横截面积为，则发电机的最大功率多大解析等离子体从左侧射入磁场，正离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板，使甲板上积累正电荷，相应的乙板上积累负电荷，成为电源的正负两极。甲板是发电机的正极。半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗如图是磁流体发电机，其原理是等离子体喷入磁场，正负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到板上，产生电势差。设板间距离为，当等离子体以速度匀速通过板间时，板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势。此时离子受力平衡场，即场，故电源电动势场。三磁流体发电机例目前世界上正在研究新型发电机磁流体发电机，它的原理图如图所示，设想在相距为的两平行金属板间有磁感应强度为的匀强磁场，两板通过开关和灯泡相连。将气体加热到使之电离后，由于正负离子样多，且带电荷量均为，因而称为等离子体，将其速度喷入甲乙两板之间，这时甲乙两板就会聚集电荷，产生电压，这就是磁流体发电机的原理，它可以直接把内能转化为电能。试问图中哪个极板是发电机的正极发电机的电动势多大设喷入两极间的离子流每立方米有个负电荷，离子流的横截面积为，则发电机的最大功率多大解析等离子体从左侧射入磁场，正离子受向上的洛伦兹力而偏向甲板，使甲板上积累正电荷，相应的乙板上积累负电荷，成为电源的正负两极。甲板是发电机的正极。当开关断开时，甲乙两板间的电压即为电源的电动势，稳定时，甲乙两板上积累的电荷不再增加，此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡，则有，即得电源的电动势。理想状态时，喷入两极间的离子流全部流向两极板，这时电源达到最大功率。此时，电路中的最大电流为，式中为时间内喷入两极板的正负离子数的总和，即，发电机的最大功率为。四电磁流量计电磁流量计原理如图所示，圆形导管直径为，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在洛伦兹力作用下横向偏转，间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，间的电势差保持稳定。由,量流可得例电磁流量计广泛应用于测量可导电流体如污水在管中的流量在单位时间内通过管内横截面的流体的体积。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的段管道，其中空部分的长宽高分别为图中，流量计的两端与输送流体的管道相连图中虚线。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上下两表面分别与串联了电阻的电流表的两端连接，表示测得的电流值，已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为所示乙测量电路可等效成如图电源电动势两极间的电压最大等于极板所带电荷量最多电容器两当运动电荷稳定时使电荷受电场力分两极板作为电路供电部两极板带电力偏转运动电荷受洛伦兹当外电路断开时纸面向里并设磁场方向垂直则两极板间距为两极板上下两面作为电容器所示甲如图解析由以上各式得又知导电液体的电阻由欧姆定律得接外电阻流量所以电动势由受力平衡得带电粒子在匀强磁场中的运动二实际应用质谱仪测量带电粒子质量分析同位素关于质谱仪的分析计算方法质谱仪主要由三部分构成动带电粒子做匀速圆周运偏转磁场子才能通过的粒即只有满足速度选择器使带电粒子获得速度加速电场例图所示是种质谱仪的示意图，从离子源产生的正离子，经过和之间的加速电场，进入速度选择器，和间的电场强度为，磁感应强度为，离子由射出后进入磁感应强度为的匀强磁场区域，由于各种离子的轨道半径不同，而分别射到底片上不同的位置，形成谱线。若已知间的加速电压为，并且磁感应强度，半径也是已知的，则离子的比荷为多少若已知速度选择器中的电场强度和磁感应强度，和也知道，则离子的比荷为多少要使氢的同位素氘和氚的正离子经加速电场和速度选择器以相同的速度进入磁感应强度为的匀强磁场。设进入加速电场时速度为零若保持速度选择器的和不变，则加速电场间的电压比应为多少它们谱线位置到狭缝的距离之比为多少,故故粒子沿直线穿过在速度选择器中故以所在加速过程中场加速后的速度加速电这个速度也就是粒子经运动区域做匀速圆周由于粒子在解析,也是半径之比之比径中做匀速圆周运动的直上就是两种粒子在磁场的距离之比实际缝它们谱线的位置到狭由以上两式得经电场加速均为设经加速后二者速度氚核氘核年，加利福尼亚大学的劳伦斯斯出了个卓越的思想，通过磁场的作用迫使带电粒子沿着磁极之间做螺旋线运动，把长长的电极像卷尺那样卷起来，发明了回旋加速器，第台直径为的回旋加速器投入运行，它能将质子加速到。年劳伦斯获诺贝尔物理奖。二回旋加速器二回旋加速器年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内进行多级加速工作原理利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件两个形盒和其间的窄缝内完成。二回旋加速器例回旋加速器中磁场的磁感应强度为，形盒的半径为，用该回旋加速器加速质量为电量为的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求粒子的回转周期是多大高频电极的周期为多大粒子的最大动能是多大带电粒子的最终能量当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由得，若形盒的半径为，则带电粒子的最终动能所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度和形盒的半径。为什么带电粒子经回旋加速器加速后的最终能量与加速电压无关思考与讨论回旋加速器利用两形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与和有关，与无关小结思考与讨论如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗如图是磁流体发电机，其原理是等离子体喷入磁场，正负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到板上，产生电势差。设板间距离为，