应用速度选择器
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。
物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等)(解析版)
物理科技的理解应用（速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机）60分钟物理科技的理解应用（速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等）（10单选+7多选+3计算）1．（2024·北京昌平·二模）如图所示，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。
一带电粒子（重力不计）从M 点沿水平方向射入到两板之间，恰好沿直线从N 点射出。
电场强度为E ，磁感应强度为B 。
下列说法正确的是（ ）。
A ．粒子一定带正电B ．粒子射入的速度大小B v E=C ．若只改变粒子射入速度的大小，其运动轨迹为曲线D ．若粒子从N 点沿水平方向射入，其运动轨迹为直线【答案】C【详解】A ．粒子从M 点沿水平方向射入，根据左手定则，不管粒子带正电还是负电，粒子受到的电场力方向和洛伦兹力方向均相反，故无法判断粒子的电性，故A 错误；B ．粒子恰好沿直线从N 点射出，粒子受到的电场力大小等于受到的洛伦兹力大小，则有：qvB Eq =解得粒子射入的速度大小为：Ev B=故B 错误；C ．若只改变粒子射入速度的大小，粒子受到的电场力大小不再等于受到的洛伦兹力大小，粒子做曲线运动，其运动轨迹为曲线，故C 正确；D ．若粒子从N 点沿水平方向射入，不管粒子带正电还是负电，根据左手定则，则粒子受到的电场力方向和洛伦兹力方向相同，粒子做曲线运动，其运动轨迹为曲线，故D 错误。
故选C 。
2．（2024·江西鹰潭·模拟预测）第十四届夏季达沃斯论坛发布2023年度突破性技术榜单，列出最有潜力对世界产生积极影响的十大技术，这些新技术的应用正在给我们的生活带来潜移默化的改变。
磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。
如图所示是磁流体发电机示意图，相距为d 的平行金属板A 、B 之间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B ，等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v 垂直于B 且平行于板面的方向进入磁场。
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。
质谱仪中速度选择器的作用
质谱仪中速度选择器的作用质谱仪里的速度选择器啊，那可真是个神奇的玩意儿！你说它就像一个严格的把关者，把不符合要求的粒子统统拒之门外。
想象一下，一堆粒子就像一群调皮的孩子，争先恐后地往前跑。
而速度选择器呢，就稳稳地站在那里，不慌不忙地进行筛选。
只有那些速度恰到好处的粒子才能顺利通过，其他的呀，就只能灰溜溜地被淘汰啦。
它就像是一场比赛的裁判，公正公平，丝毫不讲情面。
速度快了不行，速度慢了也不行，必须得刚刚好。
这可不就和咱生活中的很多事儿一样嘛！比如找工作，你得具备刚刚好的能力和素质，才能被心仪的公司选中。
速度选择器的作用可太重要啦！要是没有它，质谱仪可就乱套啦。
那些不合适的粒子都跑进去捣乱，那得出的结果还能准确吗？那肯定不行呀！所以说呀，它就像是一个忠诚的卫士，坚守着自己的岗位，保证整个系统的正常运行。
你看，它虽然只是质谱仪里的一个小部件，但却发挥着不可或缺的作用。
就像我们生活中的每一个普通人，也许岗位平凡，但只要认真负责，就能为整个社会的运转贡献自己的力量。
我们在生活中也会遇到各种“速度选择器”呀。
比如说考试，那就是对我们知识掌握程度的一个筛选。
只有平时努力学习，掌握了合适的知识量和解题速度，才能在考试中取得好成绩。
这和速度选择器筛选粒子不是很像吗？再比如说交朋友，我们也会不自觉地进行选择呀。
和那些志同道合、脾气相投的人成为好朋友，而那些和我们不合拍的人，可能就慢慢疏远了。
这不也是一种“速度选择器”的作用吗？总之啊，速度选择器虽然看似不起眼，但在质谱仪中却有着至关重要的地位。
它让整个系统更加精确、高效地运行。
我们也要像速度选择器一样，在自己的位置上发挥出最大的作用，让我们的生活更加美好呀！不管是在学习、工作还是人际交往中，都要找到那个最适合自己的“速度”，才能顺利地通过各种“关卡”，走向成功的彼岸呢！你说是不是这个理儿？。
几种常见的复合场应用问题
分析：电荷进入电场， 分析：电荷进入电场，受垂直向下的电场力作用 而偏转，若使它不发生偏转， 而偏转，若使它不发生偏转，电荷受所加磁场的洛仑 兹力方向一定与电场力方向相反， 兹力方向一定与电场力方向相反，根据左手定则和洛 仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者， 仑兹力方向确定磁场方向：垂直纸面、背向读者，如 图所示。 图所示。
几种常见的复合场应用问题
一.速度选择器
带电粒子（带正电） 以速度v垂直进入匀强电场， 带电粒子（带正电）q以速度v垂直进入匀强电场， 受电场力作用，运动方向将发生偏转，如图所示。 受电场力作用，运动方向将发生偏转，如图所示。 若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场，使该带电 若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场， 粒子的运动不偏转， 粒子的运动不偏转，求所加匀强磁场的方向和磁感 应强度的大小。 应强度的大小。
四、霍尔效应
•
如图,将一 导体块放在 垂直于它的 磁场中.当有 电流通过它 时,在导体块 的上下两侧 会产生一个 电势差U. 这种现象叫 霍尔效应. 做霍尔效应 霍尔效应
• 导体内的移动电荷(载流子)在磁场中受到洛伦兹 力的作用发生偏转,结果在导体上下两侧分别聚集 了正负电荷,形成电势差.
•设导体板内载流子的平均定向速率为 它在磁场中 设导体板内载流子的平均定向速率为V,它在磁场中 设导体板内载流子的平均定向速率为 受到的洛伦兹力qVB 。当上下两侧之间形成电势差 受到的洛伦兹力 载流子还受到一个相反的力qE=qU/lL，最后达 后，载流子还受到一个相反的力 ， 到恒定状态时，两个力平衡qVB=qU/L，此外，设载 到恒定状态时，两个力平衡 ，此外， 流子的浓度为n,则电流 则电流I与 的关系为 的关系为I=LdnqV，或 流子的浓度为 则电流 与V的关系为 ， V=I/Ldnq，于是 ，于是U=IB/nqd，此式与前面相比，即得 ，此式与前面相比， 霍尔系数K=1/nq。 霍尔系数 。
高中物理速度选择器和回旋加速器技巧(很有用)及练习题
高中物理速度选择器和回旋加速器技巧(很有用)及练习题一、速度选择器和回旋加速器1．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，电场方向向左，两板间的电势差为U2，距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2，方向垂直纸面向里。
今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（初速度忽略，不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，打在照相底片D上。
求：(1)磁场B1的大小和方向(2)现有大量的上述粒子进入加速器A，但加速电压不稳定，在11U U-∆到11U U+∆范围内变化，可以通过调节速度选择器两板的电势差在一定范围内变化，使得加速后的不同速度的粒子都有机会进入C，则打在照相底片D上的宽度和速度选择器两板的电势差的变化范围。
【答案】（1）2112U mBd U e=2）()()11112222m U U m U UDB e e+∆-∆=，()11min1U UU UU-∆=()11max1U UU UU+∆=]【解析】【分析】【详解】（1）在加速电场中2112U e mv=12U evm=在速度选择器B中21U eB v e d=\得1B =根据左手定则可知方向垂直纸面向里；（2）由可得加速电压不稳后获得的速度在一个范围内变化，最小值为1v =112mv R eB =最大值为2v =\ 222mv R eB =打在D 上的宽度为2122D R R =-22D B = 若要使不同速度的粒子都有机会通过速度选择器，则对速度为v 的粒子有1UeB v e d=得U=B 1vd【代入B1得2U U = 再代入v 的值可得电压的最小值min U U =最大值max U U =2．如图所示，虚线O1O2是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为B1，匀强电场的场强为E（电场线没有画出）。
照相底片与虚线O1O2垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为B2。
速度选择器的应用
速度选择器的应用丁红明陈苡浙江省平湖中学浙江平湖314200在电磁感应里面，经常要碰到速度选择器这一类型的题目，很多同学上课听的时候都会的，但应用到实践的时候，稍微变形就有困难了,下面对高中涉及到的速度选择器进行归纳整理.一、原型利用垂直的电场、磁场选出一定速度的带电粒子的装置.基本构造如图(1)所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E，匀强磁场B与E垂直.当带电为q的粒子以速度v垂直进入匀强电场和磁场的区域时，粒子受电场力qE和洛伦兹力qvB作用，无论粒子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的合力为零，匀速通过这个区域.当初速度v0>v的时候，粒子往上偏；当初速度v0<v的时候,粒子往下偏.速度选择器的特点是:(1)只选速度,不选电性.即不管是带正电还是带负电,只要初速度满足一定的关系,粒子均能直线飞出.(2)单向性:粒子只能从一个方向打入,另外一个方向飞出.二、实例应用1.磁流体发电机磁流体发电机的实物原理图如图2所示，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，从而对外供电.应用例析目前我国正在研制一种新型发电机，叫做磁流体发电机.如图所示是它的原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，但从总体来说呈中性）以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间，空间存在磁感强度为B的匀强磁场，这时金属板就会聚集电荷，形成电压.设金属板长为 a ，宽度为b ，两板间距为d,并且有电阻R 接在两板间，该等离子体充满板间空间，其电阻率为ρ，求S 闭合后通过R的电流.分析：由于等离子体含有大量的正负离子，故可认为它是导体，所以长为d 的导体在磁场中切割磁感线，产生感应电动势 ε=Bdv等离子体产生的电阻可认为是内阻 r =ρd / ab所以产生的电流 I = ε/ ( R+r) = Bdvab /(Rab+ρd)2.电磁流量计（如图4所示）在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下两点间的电视差U ，就可以知道管中的液体的流量Q ——单位时间内流过液体的体积（m³/ѕ）.已知管的直径为D 和磁感应强度为B.应用例析（2004全国高考）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5所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c ，流量计的两端与输送液体的管道相连接（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强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量.分析 电流表稳定读数的时候，说明上下两表面的电势差恒定，根据定义可以知道Q=Svt/t=Sv=bcv (1)又由v=E/B 得到v=I(R+r)/B=I(R+ρc/ab)B (2)将（2）代入（1）整理即可得到 Q=)(ac bR B I ρ+3.霍尔效应如图6所示，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 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明：当磁场不太强时，电势差U 、电流I 和B 的关系为：d IB K U =式中的比例系数K 称为霍尔系数.应用例析磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器.其原理可解为：如图-7所示，一块导体接上a 、b 、c 、d 四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a 、b 间通以电流I ，c 、d 间就会出现电势差，只要测出c 、d 间的电势差U ，就可测得B .分析 设c 、d 间电势差达到稳定，则U=EL ，此时导电的自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，即Eq=qvB ，式中v 为自由电荷的定向移动速度.由此可知 LvU v E B ==.设导体中单位体积内的自由电荷数为n ,则电流I=nqsv 式中S 为导体横截面积，S=Ld .因此InqdU B nqLd I v ==, 由此可知B ∝U.这样只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可通过测定U 来确定B 的大小了.随着科学技术的发展突飞猛进，其应用领域越来越广泛，越来越贴近我们的生活，应该说科技就在我们的身边.这些是信息迁移类题目，有些材料内容是普通物理的内容，对中学生来讲可能是比较陌生的，要通过仔细阅读和分析，并结合脑海中已有知识才能解决的，也就是说“材料是新的，但内容还是旧的”，所以很有必要对一些专题类知识进行总结，要举一反三，以帮助学生更好的解决问题.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课题运动电荷在磁场中的具体应用（第1课时）550 班级：姓名：小组：
学习目标
1．根据洛伦兹力的特点，理解带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动。
2．以洛伦兹力为向心力推导出带电粒子在磁场中做圆运动的半径
qB
mv
R=和周期qB
m
T
π2
=，并讨论它们的物理意义。
3．掌握速度选择器和磁流体发电机、霍尔效应的工作原理和计算方法。
学习重点
1．洛伦兹力f=Bqv的应用是该节课的重点。
2．洛伦兹力作为向心力，是使运动电荷在磁场中做匀速圆周运动的原因。
结合圆周
运动的运动学知识和动力学知识推导
qB
mv
R=和周期
qB
m
T
π2
=是本节的难点。
学习
难点
对速度选择器和质谱仪的工作原理的理解和掌握也是本节的重点和难点。
导学流程
静心自学提问：如图所示，当带电粒子q以速度v分别垂直进入匀强电场和匀强磁场中，它们将做
什么运动？（如图1所示）
2.速度选择器的工作原理
【探究一】
①带电粒子（带正电）q以速度v垂直进入匀强电场，受电场力作用，运动方向将发
生偏转，如图2所示。
若在匀强电场范围内再加一个匀强磁场，使该带电粒子的运动不偏
转，求所加匀强磁场的方向和磁感应强度的大小。
②若将一个能通过某速度选择器的正电荷换成一个电量相等速度不变的负电荷，它还
能通过该速度选择器吗？为什么？
③若带电粒子q以速度V垂直进入电场，从右方进入，能直线通过选择器吗？（加①中的
磁场）
疑
问
记
录
激
情
互
学
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，图是磁流体发电
机的装置：Ａ、Ｂ组成一对平行电极，两极间距为ｄ,内有磁感强度为Ｂ的匀强磁场，
现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而
从整体来说呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度为ｖ，电量大小为ｑ，忽略两
极之间等效内阻，稳定时，电势较高的是____________极，磁流体发电机的电动势Ｅ
＝____________，外电路电阻为Ｒ，则Ｒ所消耗的功率为Ｐ＝____________．
精
讲
助
学
如图所示，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的匀强磁场
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。
实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为
U＝k
IB
d
，式中的比例系数k称为霍尔系数。
设电流I是由自由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为
e，回答下列问题：
(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高
于”“低于”或“等于”)；
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________；
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________；
(4)证明霍尔系数为k＝
1
ne
，其中n代表导体内单位体积中自由电子的个数．
说明：
格式要求：
（1）标题：格式为“课题名称（第一课时）”四号黑体不加粗且居中对齐，课题和课时中间有一个空格。
标题下面为“班级：姓名：小组：”，五号宋体且居中对齐。
（2）正文部分标题均为小四号黑体不加粗。
正文内容为五号宋体。
版面要求：
（1）纸张设置为B4、横向，分为两栏。
上下左右右边距均为2cm。
（2）页眉页脚：字体为楷体五号加粗。
页眉内容从左往右依次为（以生物为例）：
左侧：“迁安三中“1539问题导学型学本课堂”—问题导学工具单”和编号：“SW-必修3-23 ”，SW 是学科首字母，必修3是所学教材，“23”是学案编号。
右侧：使用时间和编制人、审核人。
页脚内容：年级学科和第几页（共几页），一版为2页，如“高二生物第1页（共2页）”。