速度选择器
关于速度选择器的讨论
m dVxdt= -qBVy 1()m dVydt= -F+qBVx 2()m d2Vxdt2= -qBdVydt3()m d2Vydt2= qBdVxdt4()Vx=qV0B-FqBcosqBmt +FqBVy=qV0B-FqBsinqBmt有关速度选择器的讨论速度选择器是一项重要的仪器，它可用于剔除速度不同的粒子,提高检测精度。
设一速度选择器，水平放置的极板间电场强度E，磁感应强度B（垂直纸面向里），粒子（假设带正电，不计重力）质量m，电荷量q，静电力F=qE，从极板中央平行于极板的直线向右以初速度V0射入极板。
我们知道，速度选择器会选择速度v0=E/B的粒子，因为只有它能做匀速直线运动，从另一小孔射出。
笔者的问题是，有没有可能有的粒子不做匀速直线运动，却依然能够从小孔射出？如果静电力与洛伦兹力不平衡，粒子将做曲线运动，轨迹类似于摆线，如果速度选择器长度合适，在竖直方向上做往复运动的粒子是不是可能回到与入射点同一高度的位置上？以下是笔者的定量分析：以粒子射入点为原点，向右、向上分别为x、y轴正方向。
设某一时刻粒子水平、竖直方向分速度Vx、Vy，在水平竖直方向分别分析，由牛顿第二定律得：将上两式对时间求导得：（1）代入（4），（2）代入（3），分别得到关于Vx、Vy的二阶常微分方程，代入初始条件，解得：x=m qB qV0B-F qB sin qB m t +F qB t y=m qB qV0B-F qB (1-cos qB mt)由此得到：可以看出，当qV0B=F ，粒子做匀速直线运动； 当F=0，粒子做半径r=mV0/(qB)的匀速圆周运动。
当qV0B ＞F ，通过几何画板得到运动轨迹如下h=mqV0B-Fq2B2如果速度再大一些，轨迹会这样：当qV0B小于F，轨迹形状类似，只是位置在x轴下方。
可以看出，粒子的运动是有周期性的，从t=0开始，每次经过T=2πm/(qB),粒子回到x 轴，且前进x=(2πmF)/(q^2*B^2)个单位，竖直方向位移最大值为所以，如果速度选择器中线到极板距离大于h，而长度又恰好为x的整数倍，那么所有打不到极板上的粒子都可以从另一端射出。
速度选择器原理
速度选择器原理速度选择器是一种用于控制设备速度，使其具有可调速度特性的装置。
通过使用速度选择器，可以改变电机或其他设备的转速，以达到理想的工作效果。
它可以在大范围内对设备的转速进行调节，这一点对于一些特殊的工作条件是非常有用的。
根据原理，速度选择器主要是由电动机和调速器组成。
电动机的转子通过调速器将输入的功率分配到转子上，从而改变电动机的转速和输出功率。
调速器可以是液压调速器，电子调速器，机械调速器等。
液压调速器主要是将变频调速器液压冲击装置连接到液压系统，改变液压流量大小，调节输出转速。
这种调速器的结构简单，但控制准确度较低。
电子调速器是利用变压器、变频器和复数元件，可以较精确地控制转速，可以实现恒速准确运行，不会因温度、负载变化等而发生波动。
机械调速器是通过调节涡轮叶片或风门结构，使涡轮叶片较容易或较难运转，从而实现机械调速。
这类调速器结构简单，可以获得良好的调速性能，但其准确度低于电子调速器。
速度选择器的主要优点在于可以改变输出转速，满足用户的要求，而且可以很好的满足恒速的要求。
有的速度选择器还具备液压缓冲，可以有效的减少电机的振动和噪音。
在实际应用中，速度选择器可以广泛应用于汽车、船舶、机械生产等领域。
比如，应用于汽车发动机控制系统，可以调节发动机的转速，实现节能降耗；应用于船舶，可以调节船舶的航行速度，使其保持在理想的速度水平；应用于机械生产等领域，可以改变机械设备的转速，以满足生产所需。
综上所述，速度选择器是一种结构简单、使用方便的调速装置，它的安全可靠性和准确度受到了业内的广泛赞誉。
由于它的灵活性和丰富性，可以应用于科学研究，生产制造，与实际应用非常密切。
速度选择器原理
速度选择器原理
速度选择器是一种用来控制机械运动的装置，它通常用于汽车或其他机器的控制，可以提供连续的变速和变转矩控制。
它的运作原理是，被控制的设备将信号输入到速度控制器中，速度控制器则根据这些信号来控制机器的运行。
它有助于提高机器的工作效率，为客户提供更准确、精密的控制。
速度选择器的工作原理是：首先将原始信号输入到控制器，调节控制器内部的参数，调节信号输出，控制机械设备的速度和方向，并使机器达到最佳性能。
当输入信号发生变化时，控制板就会调节控制器中的参数，以致控制信号的输出根据输入的信号类型而发生变化。
速度选择器的结构分为两部分：电子控制单元（ECU）和调节器（regulator）。
电子控制单元主要用于控制信号的输入和调节，它将电路类图和参数映射输入信号，根据这些参数调节控制器中的参数，以达到最佳性能。
调节器则用于控制信号的输出，并且可以提供无级变速和变转矩功能。
在实际应用中，速度选择器的应用比较广泛，可以用于汽车、压缩机、平台移动机械等机械设备的控制。
它的运用范围也很广，可用于汽车驾驶系统、液压传动系统、气动系统等多个应用场合。
它的优势较多，可以实现良好的转矩控制和恒定速度控制，能够提供更加精确的控制，有效地节省能源，并有效地减少汽车维修和维护费用。
另外，在现代汽车中，还有一种新型速度控制器，它可以实现更
加精确、连续的控制，因此能提供更好的控制和操作灵活性，以及更高效的操作。
总之，速度选择器是一种十分重要的机械运动控制装置，它可以提高机械设备的性能，为客户提供及时准确的控制，并有利于节能减排。
高中物理最基础考点考点速度选择器新人教选修
考点29 速度选择器速度选择器(选修3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力)★★○○○1、速度选择器：能把具有特定速度的粒子选择出来的装置叫做速度选择器。
2、构造：如图所示，电场强度E与磁感应强度B相互垂直。
3、原理：设带电粒子的电荷量为q，则带电粒子受到的电场力F电=Eq，洛伦兹力F洛=Bqv；二力平衡，故F电=F洛，即Eq= Bqv，故带电粒子的速度为v=E/B。
1、速度选择器不受电荷正负、带电性质的影响由于带电粒子在速度选择器中是处于平衡状态的，即F电=F洛，故Eq= Bqv，所以v=E/B。
可见带电粒子电荷量的大小对速度选择器所选出的速度的大小无关，电荷的正负也对速度选择器所选择出来的粒子的速度大小无关。
2、速度选择器与带电粒子进入的方向有关若正电荷从P 点进入向右运动，则受向下的电场力和向上的洛伦兹力，二力可以平衡；若带电粒子从Q 点进入向左运动，则受到向下的电场力和向下的洛伦兹力，此时粒子是不能够平衡的，此时粒子不能够通过速度选择器。
例：（多选）如图所示，一电荷量为q 的正离子以速度v 0射入离子速度选择器，恰能沿直线飞出，速度选择器中的电场强度为E ，磁感应强度为B ，则（ ）A.若改为电荷量为-q 的离子，将往上偏B.若速度变为2v 0，将往上偏C.若改为带电荷量为+2q 的离子，将往下偏D.若速度变为v 0/2，将往下偏【答案】BD【精细解读】粒子在穿过速度选择器时所受的力为：竖直向下的电场力Eq 和竖直向上的洛伦兹力qvB ，且此时Eq Bqv =；改为电荷量为q -的离子，受到的电场力竖直向上，洛伦兹力方向竖直向上，仍旧满足Eq Bqv =，所以仍做直线运动，A 错误；若速度变为02v ，则2Eq Bqv <，将向上偏，B 正确；若改为带电荷量为+2q 的离子，仍满足Eq Bqv =，所以仍做直线运动，C 错误；若速度变为012v ，则12Eq Bqv >，粒子想向下偏转，D 正确。
速度选择器
速度选择器原理：在如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，匀速（或者说沿直线）通过,所以叫速度选择器。
思考：1.在电、磁场中，若不计重力，则：2.其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？3.电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？4.若速度小于这一速度？若速度大于这一速度？例题：10．如图所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子v沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。
若带电粒子以初速度所受承力可忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，为使其向下偏转，下列措施中一定不可行．．．的A．仅增大带电粒子射入时的速度B．仅增大两金属板所带的电荷量C．仅减小粒子所带电荷量D．仅改变粒子的电性变式：11.喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中( )A ．向负极板偏转B ．电势能逐渐增大C ．运动轨迹是抛物线D ．运动轨迹与带电量无关质谱仪原理：例题：例1:如图所示为质谱仪的原理图，A 为粒子加速器，电压为U 1；B 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B 1，板间距离为d ；C 为偏转分离器，磁感应强度为B 2。
今有一质量为m 、电量为q 的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R 的匀速圆周运动，求： ⑴粒子的速度v; ⑵速度选择器的电压U 2⑶粒子在B 2磁场中做匀速圆周运动的半径R 。
变式1：例2:质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图5-7所示为质谱仪的原理示意图.现利用这种质谱议对氢元素进行测量.氢元素的各种同位素从容器A 下方的小孔S ,无初速度飘入电势差为U 的加速电场.加速后垂直进入磁感强度为B 的匀强磁场中.氢的三种同位素最后打在照相底片D 上,形成a 、b 、c 三条“质谱线”.关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序,和a 、b 、c 三条“质谱线”的排列顺序,下列判断正确的是( ) A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕C ．a 、b 、c 三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕 BD ．a 、b 、c 三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕变式2：同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使者两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，UU应小于多少？（结果用百分数表示，保留两位有效数字）。
速度选择器的原理和应用
速度选择器的原理和应用1. 速度选择器的概述速度选择器是一种用于控制旋转设备的转速的装置。
它可以在电机驱动下，按照要求调整转速，以达到不同的应用需求。
速度选择器主要分为机械速度选择器和电子速度选择器两种类型。
2. 机械速度选择器的原理和应用机械速度选择器是通过机械传动装置实现转速控制的装置。
它利用齿轮、皮带等传动元件，将电机的转速传递给被驱动设备，通过调整传动比例来实现不同转速。
机械速度选择器常见的应用场景包括汽车变速器、工业生产线上的传送带等。
机械速度选择器的特点包括： - 结构简单，可靠性高。
- 耐用性好，适用于恶劣环境。
- 转速范围有限，调整不够灵活。
- 需要停机或切换传动装置才能实现转速调节。
3. 电子速度选择器的原理和应用电子速度选择器是通过电子控制器控制电机的转速的装置。
它利用电子控制器对电机供电进行调整，从而实现精确的转速控制。
电子速度选择器常见的应用场景包括风力发电机组、电动车、数控机床等。
电子速度选择器的特点包括： - 转速范围广，调整灵活性高。
- 可实现精确的转速控制。
- 电子元件易受环境影响，对电源质量要求高。
- 价格较高，维修成本较大。
4. 速度选择器的应用案例速度选择器在现代化的工业生产中扮演着重要的角色。
以下是几个速度选择器的应用案例：4.1. 制药行业在制药行业，速度选择器常用于搅拌罐的转速控制。
不同药物制剂的生产过程中，需要控制搅拌罐的转速，以达到不同的反应条件和混合效果。
4.2. 食品加工行业在食品加工行业，速度选择器常用于搅拌机、切割机和榨汁机等设备的转速控制。
通过调整设备的转速，可以实现不同食品的加工效果，提高生产效率。
4.3. 交通运输行业在交通运输行业，速度选择器广泛应用于汽车、摩托车等交通工具的变速器中。
通过调整变速器的传动比例，可以实现车辆在不同道路和行驶条件下的合理转速，提高燃油利用率和驾驶舒适性。
4.4. 海洋工程在海洋工程中，速度选择器被广泛应用于船舶的推进系统。
高考物理速度选择器和回旋加速器解题技巧及练习题及解析
高考物理速度选择器和回旋加速器解题技巧及练习题及解析一、速度选择器和回旋加速器1．如图所示：在两个水平平行金属极板间存在着向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度和磁感应强度的大小分别为E =1×103N/C 和B 1=0.02T ，极板长度L =0.4m ，间距足够大。
在极板的右侧还存在着另一圆形匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向外，圆形磁场的圆心O 位于平行金属板的中线上，圆形磁场的半径R =0.6m 。
有一带正电的粒子以一定初速度v 0沿极板中线水平向右飞入极板间恰好做匀速直线运动，然后进入圆形匀强磁场区域，飞出后速度方向偏转了74°，不计粒子重力，粒子的比荷qm=3.125×106C/kg ，sin37°=0.6,cos37°=0.8，5≈2.24。
求： （1）粒子初速度v 0的大小；（2）圆形匀强磁场区域的磁感应强度B 2的大小；（3）在其他条件都不变的情况下，将极板间的磁场撤去，为使粒子飞出极板后不能进入圆形磁场，则圆形磁场的圆心O 离极板右边缘的水平距离d 应该满足的条件。
【答案】（1）v 0=5×104m/s ；（2）B 2=0.02T ；（3） 1.144m d ≥。
【解析】 【详解】（1）粒子在电场和磁场中匀速运动，洛伦兹力与电场力平衡qv 0B 1=Eq带电粒子初速度v 0=5×104m/s（2）带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力2002v qv B m r=轨迹如图所示：由几何关系，带电粒子做圆周运动的半径为40.8mtan 373R r R ===︒联立解得：B 2=0.02T（3）带电粒子在电场中做类平抛运动 水平方向0L v t =⋅竖直方向212y at =由牛顿第二定律qE ma =粒子飞出极板后不能进入圆形磁场即轨迹刚好与圆形磁场相切，如图所示：由几何关系 ，利用三角形相似，有：22()22L y y Rd +=+解得1.144m d =，若想带电粒子不能飞入圆形磁场，应满足 1.144m d ≥。
速度选择器
一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒
子
A.一定带正电
√B.速度v＝
E B
C.若速度v＞EB ，粒子一定不能从板间射出
D.若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动
速度选择器
小结
创新微课
结构
速度选择器
原理
V=EB同学，下节再见 Nhomakorabea速度选择器
创新微课
例题、(多选)如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源的两 极上，右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着 匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、Fb洛两板间还存在 着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都
E 沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成三束，则下q列E判断正确的是 题A眼.这①三束正离子的速度一定不相同 √B.这三束正离子的比荷一定不相同 √C.a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b √D.若这三束离子改为带负电而其他条件不变则仍能从d孔射出
速度选择器
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练习.在如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.
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速度选择器
速度选择器
1.速度选择器 (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直.(如图)
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(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 qvB＝qE，即 v＝EB.
(3)速度选择器只能选择粒子的速度，不能选择粒子的电性、电荷量、质量. (4)速度选择器具有单向性.
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1．速度选择器
正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。
带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。
否则将发生偏转。
这个速度的大小可以由洛伦兹力
和电场力的平衡得出：qvB=Eq ，B
E
v 。
在本图中，速度方向必须
向右。
（1）这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。
（2）若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；
若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。
1、如图示，两平行板间有强度为E 的匀强电场，方向竖直向下，一带电量为q 的负粒子（重力不计）垂直于电场方向以速度v 飞入两板间，为了使粒子沿直线飞出，应在垂直纸面内加一个怎样的磁场，其磁感应强度为多大？
2方向如图示匀强磁场(场强B)和匀强电场(场强E)共存的场区,一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度υo 射入场区,则( )
A 、若υo ＞E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,出场区时速度υ＞ υo
B 、若υo ＞E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,出场区时速度υ＜ υo
C 、若υo ＜E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,出场区时速度υ＞ υo
D 、若υo ＜E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,出场区时速度υ＜ υo
3．如图41-A4所示，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向外．有一正离子(不计重力)，恰能沿直线从左向右水平飞越此区域．则（ ）
A ．若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动
B ．若电子从右向左水平飞入,电子将向上偏
C ．若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏
D ．若电子从右向左水平飞入，电子将向外偏
4 .如图3－9所示，水平放置的平行金属板a 、b 带有等量异种电荷，a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是( ) A ．沿竖直方向向下 B ．沿竖直方向向上 C ．沿水平方向向左 D ．沿水平方向向右
＋
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
－
－
－
v
图41-A4
5如图41-A10所示，质量为m 、带电量为＋q 的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线方向以速度v 飞入．已知两板间距为d ，磁感应强度为B ，这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场区域（重力不计）．现将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上，粒子落到极板上时的动能为____________．
6.三个带正电的粒子a 、b 、c(不计重力)以相同的动能水平射入相互垂直的电场、磁场中，轨迹如图41-B6所示．则可知它们的质量m a 、m b 、m c 大小次序 ，三个粒子中动能增加的是 粒子．
7. 某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O 以速度v 0向右射去，从右端中心a 下方的b 点以速度v 1射出；若增大磁感应强度B ，该粒子将打到a 点上方的c 点，且有ac =ab ，则该粒子带___电；第二次射出时的速度为_____。
8.如图28所示，水平放置的两块带电金属板a 、b 平行正对。
极板长度为l ，板间距也为l ，板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感强度为B 的匀强磁场。
假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。
一质量为m 的带电荷量为q 的粒子（不计重力及空气阻力），以水平速度v 0从两极板的左端中间射入场区，恰好做匀速直线运动。
求：
（1）金属板a 、b 间电压U 的大小；
（2）若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍，粒子将击中上极板，
求粒子运动到达上极板时的动能大小； （3）若撤去电场，粒子能飞出场区，求m 、v 0、q 、B 、l 满足的关系；
（4）若满足（3）中条件，粒子在场区运动的最长时间。
9、两块板长为L=1.4m ，间距d=0.3m 水平放置的平行板，板间加有垂直于纸面向里，B=1.25T 的匀强磁场，如图所示，在两极板间加上如图所示电压，当t=0时，有一质量m=2⨯10-15Kg ，电量q=1⨯10-10C 带正电荷的粒子，以速度V o=4×103
m/s 从两极正中央沿与板面平行的方向射入，不计重力的影响，
（1）画出粒子在板间的运动轨迹 （2）求在两极板间运动的时间
a b
c o
v 0
v 0
E
图
28 B b
a q
l l
图41-A10
图41-B6
B
U + - V O
(a)
t/⨯10-4s
U/⨯103V
5 4 3 2 1 0.5 O
1.5
1.0 (b)
1.垂直纸面向里；B=E/v
2.B 、C 3 C 4 D 5
6 m c m b m a m c 7
8（1）U=lv 0B (2)
（3）
或 (4)
9第一个10-4s 有电场，洛伦兹力F=qE=5⨯10-7N （方向向下），f=qvB=5⨯10-7N(方向向上)，粒子作匀速直线运动，位移为x=v o t=0.4m ；
第二个10-4s 无电场时，做匀速圆周运动，其周期为T=
qB
m
π2=1⨯10-4s, 半径为 R=
qB
m v
=6.4⨯10-2m<2d 不会碰到板，粒子可以转一周
可知以后重复上述运动
粒子可在磁场里作三个完整的圆周运动，其轨迹如图
（2）直线运动知
x L =4
.04.1=3.5 由图像可得，粒子转了3周，所以在两板间运动时间T ’=3.5t+3T=6.5⨯10-4s
v o t v o t 2
1
v o t v o t 图10-5。