磁现象和磁场.docx

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磁现象和磁场

第一节磁现象和磁场

一、教学目标

1．知识与技能：

（1）了解基本的磁现象；

（2）了解电流的磁效应；

（3）知道磁场及其特征；（4）了解地球的磁场及其应用。

2．过程与方法

通过观察、类比（与电场强度的定义的类比）使学生理解和掌握磁场的基本知识概念与特征，为学生形成物理概念奠定的基础。

3．情感、态度与价值观

培养学生探究物理现象的兴趣，提高综合学习能力。

二、教学重点

电流的磁效应、磁场的定义与基本特征。

三、教具

1．演示软磁铁被磁化的实验：

铁架台，条形磁铁，软铁棒，大头针。

2．演示磁性材料的实验：

电源，通电螺线管，可被轻绳吊起的小磁针，塑料棒，铜棒，铅棒，软铁棒，硅钢棒，扬声器，磁电式仪表，继电器，变压器。

四、主要教学过程

（一）磁现象：

1．生活中的磁现象以及我国古代在磁方面的贡献

2．天然磁体的成分：

Fe3O4；

现在使用的磁体的构成：

铁、钴、镍等金属或用某些氧化物制成的

3．磁性、磁极---N极、S极

N极、S极的规定：

（二）电流的磁效应

1．磁体的相互作用与电荷间的相互作用，人们的猜想

电荷的相互作用：

磁体间的相互作用：

人们的猜测：

2．人们的发现：

铁质物质可以被电流磁化（富兰克林的发现）

奥斯特的贡献：

揭示了电与磁的联系

（现在重复奥斯特实验的注意点：

小磁针应该如何摆动，为什么）

（三）磁场

1．引入磁场的原因

解释磁体没有接触就能产生力的作用（在物理学中认为物理不直接接触就不能产生里的作用，如电荷之间的相互作用---是通过电场而发生力的作用的）

2．磁体与磁体之间，磁体与电流之间；电流与电流之间作用示意图为

3．存在的范围

磁场存在于磁体周围以及电流周围

4．磁场的特性

对放入其中的磁体或电流有力的作用

（四）磁性的地球

1．发现：

小磁针发生偏转

2．地球的地理两极与地磁的两极位置关系

地球磁极在慢慢移动，磁偏角也在变化

3．地球磁性对地球生物的影响

4．人类认识地球的磁性对人类生活的影响---指南针与航海事业的发展

5．宇宙中存在磁性的星球很多但并不是所有的

（五）指南针与郑和下西洋

我国古代在磁方面的研究与应用优先于世界

（六）小结本节要点

1．电流磁效应的发现

2．磁场的由来与磁体之间相互作用以及电流之间相互作用的解释

3．地磁的研究与作用

（七）布置作业

1．完成书后P86问题与练习

（1）

（2）（3）。

2．自制一个指南针。

3．完成练习册相关练习

第二节磁感应强度

一、教学目标

1．知识与技能

（1）理解和掌握磁感应强度的方向和大小、单位。

（2）能用磁感应强度的定义式进行有关计算。

2．过程与方法

通过观察、类比（与电场强度的定义的类比）使学生理解和掌握磁感应强度的概念，为学生形成物理概念奠定了坚实的基础。

3．情感态度与价值观：

培养学生探究物理现象的兴趣，提高综合学习能力。

二、重点与难点：

磁感应强度概念的建立是本节的重点（仍至本章的重点），也是本节的难点，通过与电场强度的定义的类比和演示实验来突破难点

三、教具：

蹄形磁铁，低压电源，多媒体等。

四、教学过程：

（一）复习

磁场的概念。

磁场不仅具有方向，而且也具有强弱，如何描述。

电场强弱和方向的描述，及电场强度的定义及其定义式

描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度.

（二）新课讲解

1．磁感应强度的方向

小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向

2．磁感应强度的大小

演示：

用不同的条形磁铁所能吸起的铁钉的个数是不同的，说明磁场有强弱。

如何来描述磁场的强弱？

方案一：

用小磁针来描述，其缺点是。

。

。

。

。

（无法描述其强弱，小磁针始终是静止的。

）

方案二：

利用磁场的基本特性：

对放入其中的也有力的作用

演示：

探究影响通电导线受力的因素（如图）

介绍实验中的物理量：

导线的长度L；电流强度I；磁场的强弱—磁感应强度B；导线受到的作用力F。

研究方法：

控制变量法

匀强磁场：

①保持磁场的磁感应强度B、导线长度L不变，研究导线受到的作用力F与电流强度I的关系，发现F∝I；

②保持磁场的磁感应强度B、电流强度I不变，研究导线受到的作用力F与导线的长度L的关系，发现F∝L。

③结论：

F∝IL，写成等式为：

F=KIL→F=BIL→B=F/IL

其中B为比例系数。

注意：

①B与导线的长度和电流的大小无关

②在不同的磁场中B的值不同（即使同样的电流导线的受力也不样）

磁感应强度的大小B（表征磁场强弱的物理量）

（1）定义：

说明：

电流元。

（2）定义式：

B=F/IL

（3）各物理量的物理意义

B----导线L所处位置的磁场平均磁感应强度I-----导线中通的电流强度

L----导线在磁场中的长度F----长度为L磁场中的导线受到的力

（4）公式适用条件：

一切磁场；磁感应强度B与电流I垂直

（5）单位：

在国际单位制中是特斯拉，简称特，符号T.1T=1N/A·m

（6）物理意义：

磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量.

对B的定义式的理解：

①B等于F/IL这个比值，但是由磁场本身性质决定的

②对于非匀强磁场来说，B为导线所在位置的平均值。

③B的方向与F的方向垂直，而不是相同。

例题分析：

磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5A，导线长1cm，它受到的安培力为5×10-2N，则这个位置的磁感应强度是多大？

介绍一些磁场的磁感应强度值。

（P89表3。

2-1）

（三）小结：

磁场与静电场的比较

一是电场力与磁场力在方向上是有差异的。

二是E和B在引入方法上也是有差异的。

（四）巩固新课：

（1）指导学生阅读“科学漫步”。

（2）指导学生完成P90“问题与练习”1-3题

（3）完成练习册相关练习。

第三节几种常见的磁场（2课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么叫磁感线。

2．知道几种常见的磁场（条形、蹄形，直线电流、环形电流、通电螺线管）及磁感线分布的情况

3．会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。

4．知道安培分子电流假说，并能解释有关现象

5．理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场

6．理解磁通量的概念并能进行有关计算

（二）过程与方法

通过实验和学生动手（运用安培定则）、类比的方法加深对本节基础知识的认识。

（三）情感态度与价值观

1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.

2.培养学生的空间想象能力.

二、重点与难点：

1．会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.

2．正确理解磁通量的概念并能进行有关计算

三、教具：

多媒体、条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源

四、教学过程：

（一）复习引入

要点：

磁感应强度B的大小和方向。

1、电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？

类比电场线可以很好地描述电场强度的大小和方向，同样，也可以用磁感线来描述磁感应强度的大小和方向

（二）新课讲解

1．磁感线

（1）磁感线的定义

2）特点：

①引入磁感线的目的：

②磁感线是闭合曲线，其方向

③任意两条磁感线不相交。

④可以表示磁场的方向。

⑤可以表示磁感应强度的大小。

演示：

用铁屑模拟磁感线的形状，加深对磁感线的认识。

同时与电场线加以类比。

注意：

①磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题的方便而假想的。

②区别电场线和磁感线的不同之处：

电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。

2．几种常见的磁场

演示

①用铁屑模拟磁感线的演示实验，使学生直观地明确条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、通电环形电流、通电螺线管以及地磁场（简化为一个大的条形磁铁）各自的磁感线的分布情况（磁感线的走向及疏密分布）。

②展示:

条形磁铁（图1）、蹄形磁铁（图2）、通电直导线（图3）、通电环形电流（图4）、通电螺线管以及地磁场（简化为一个大的条形磁铁）（图5）、※辐向磁场（图6）。

（1）条形、蹄形磁铁，同名、异名磁极的磁场周围磁感线的分布情况（图1、图2）

（2）电流的磁场与安培定则

总结：

①直线电流周围的磁场及特点，方向的判定

②环形电流的磁场及特点，方向的判定

③通电螺线管的磁场及特点，方向的判定

④电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：

可由通断电来控制；极性由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。

3．例题分析

例1．如图所示，放在通电螺线内部中间处的小磁针，静止时N极指向右，试判断电源的正负极。

例2．如图所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点A的磁场方应该是[]

A．沿x轴的正向B．沿x轴的负向

C．沿z轴的正向D．沿z轴的负向

例3．在同一平面内，如图放置六根通电导线，同以相同的电流；方向如图，则在abcd四个面积相等的正方形区域中，指向纸外且磁感应强度最大的区域是。

例4．如果地磁场是由于地球表面带有电荷而产生的，试问：

地球表面带何种电荷？

3．安培分子电流假说

（1）安培分子电流假说（P92）

对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，

理解“它的两侧相当于两个磁极”；

“这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在一起”，这就是不存在磁单极的真正原因。

（2）安培假说能够解释的一些问题

如回形针、酒精灯、条形磁铁、充磁机做好磁化和退磁的演示实验。

再如磁卡不能与磁铁放在一起等等。

（3）磁现象的电本质：

磁铁和电流的磁场本质上都是电流产生的．

4．匀强磁场

（1）匀强磁场：

（2）两种情形的匀强磁场：

教材P92图3.3-7，图3.3-8。

5.磁通量

（1）定义：

（2）表达式：

φ=BS

注意①对于磁通量的计算要注意条件。

②磁通量是标量，但有正、负之分，可用磁感线来说明

③在某一面积中存在完全相反的磁场时，磁通量的计算方法。

（举例说明）

（3）单位：

韦伯，简称韦，符号Wb1Wb=1T·m2

（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:

即B=φ/S

上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。

所以：

1T=1Wb/m2=1N/A·m

6．例题分析：

试求出下图（1--5）中的磁通量（大圆的半径为R，小圆的半径为r），图6在线圈下落过程中通过线圈的磁通量如何变化

（1）φ=　　

（2）φ=　　（3）φ=　　　　

（4）φ=　　（5）φ=　　（6）φ的变化情况为

（三）巩固练习

1、放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右.试判定电源的正负极.

注意：

要分清螺线管内、外部磁感线的分布与方向.

2、如图，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.试确定电流方向.

（四）巩固新课

指导学生完成“问题与练习”1—4

第四节磁场对通电导线的作用力（2课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是安培力。

知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。

知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.

2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题.知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.

3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

（二）过程与方法

通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。

培养学生的间想像能力。

（三）情感态度与价值观

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。

二、重点与难点：

重点：

安培力的方向确定和大小的计算。

难点：

左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。

三、教具：

磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

四、教学过程：

（一）引入

让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

（磁场磁感应强度的大小、电流强度、导体在磁场中长度以及磁场与导线的夹角）

（二）新课讲解

安培力：

磁场对电流的作用力。

1．安培力的方向

演示：

按照P85图3.1—3所示进行演示。

（1）、改变电流的方向，观察发生的现象.现象：

导体向相反的方向运动.

（2）、改变磁场的方向，观察发生的现象.现象：

导体又向相反的方向运动

结论：

（1）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.

（2）、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.（P96图3.4-1）

如何判断安培力的方向呢？

左手定则：

伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．（如图）。

说明：

左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达（侧视图、俯视图和剖面图等等），还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。

---可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。

例题分析：

1．如图为放在匀强磁场里的通电直导线，导线与磁场方向垂直。

图中已分别标明电流磁感应强度和安培力这三者中的两个方向，试标出第三者的方向，

2、试推导说明为什么同向电流相互吸引，异向电流相互排斥？

3、教材P99第一题

4、判断右图中导线A所受磁场力的方向.

演示：

通以相同或相反电流的平行直导线之间的的相互作用。

区别安培定则和左手定则，并且解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示实验现象，磁场的形成与方向。

2、安培力的大小

通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：

F=BIL（最大）

注意：

每个物理量的物理意义

B----导线L所处位置的磁场平均磁感应强度

I-----导线中通的电流强度

L----导线在磁场中的长度

F----通有电流强度为I且在磁场中的长度为L的导线所受到的作用力

两种特例：

即当I⊥B时F=ILB和当I∥B时F=0

一般情况：

当B与I既不垂直也不平行时的计算方法：

①将导线长度进行合理等效（在匀强磁场中,以导线两端点的连线在垂直磁感线方向上的投影）

②将磁感应强度进行分解（平行导线与垂直导线两方向）

例题分析：

例1、如图，电源电动势E=2.4V，内阻r=0.4，电阻R1=0.2，CDEF为竖直平面内的导电轨道，处于水平的匀强磁场中，其电阻不计，ab为铜棒，其质量m=5g，长度L=25cm,电阻R2=0.2，ab可在光滑轨道上自由滑动，滑动时保持水平，求：

1、K断开，要使ab保持不动，磁感应强度应为多大？

2、K接通的瞬间，铜棒的加速度多大？

例2、如图，通电直导线ab质量为m，长为L，水平地放在傾角为的光滑斜面上，通以图示方向的电流，电流强度为I，要求导线ab静止在斜面上。

（1）、若磁场方向竖直向上，则磁感应强度为多大？

（2）、若要求磁感应强度最小，则感应强度方向如何？

例3、如图：

电源电动势=2V，内阻r=0.5,竖直导轨电阻不计,金属杆的质量m=0.1Kg,R=0.5,杆与导轨间的动摩擦因数为=0.4,有效长度为0.2m，靠在导轨的外面，为使金属杆不滑动，我们加一与纸面夹角为30且向里的磁场，问：

此磁场是斜向上还是斜向上？

B的范围是多少？

例4、如右图，光滑的U形导电轨道与水平面夹角为θ空间有一范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场，质量为m的光滑裸导体棒ab恰能静止在导轨上，求：

电源电动势（已知电源内阻为r，ab棒电阻为R，其余电阻不计，导轨宽度为L）。

3、磁电式电流表

（1）电流表的组成及磁场分布

电流表的组成：

永久磁铁、极靴、铁质圆柱（铁芯）、铝框、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）

如图：

a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）形成辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

电流表中磁场分布的特点：

均匀辐向分布，不管线圈转到什么位置，线圈平面与磁感线平行。

该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.

（2）电流表的工作原理

①线圈的转动是怎样产生的?

②线圈为什么不一直转下去？

③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?

④如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向?

⑤使用时要特别注意什么?

（三）对本节要点做简要小结.

例题分析

1、有一自由的矩形导体线圈，通以电流I′。

将其移入通以恒定电流I的长直导线的右侧。

其ab与cd边跟长直导体AB在同一平面内且互相平行，如图10-7所示。

试判断将该线圈从静止开始释放后的受力和运动情况。

（不计重力）

2、如图10-9所示，用绝缘丝线悬挂着的环形导体，位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中，若环形导体通有如图所示方向的电流I，试判断环形导体的运动情况。

3、质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上，如图10-10所示。

已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ，在图10-11所加各种磁场中，导体均静止，则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是：

（四）巩固新课：

1、完成“问题与练习”2、4练习，作业：

第3题。

2、练习册相关练习

第五节磁场对运动电荷的作用力

一、教学目标

（1）知识与技能：

①了解洛仑兹力。

②明确通电导线在磁场中的受力是其中运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的宏观体现。

③掌握判断洛仑兹力方向的法则。

（2）过程与方法

能够推导应用洛仑兹力大小的公式f=qvB，体验科学结论形成的过程与方法。

（3）情感态度与价值观

通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察能力、分析问题的能力。

二、教学重点与难点：

洛仑兹力的推导与应用

三、教具：

感应圈、阴极射线管、条形磁铁。

四、教学过程

第一步：

通过逻辑推理，说明微观本质与宏观现象的一致性。

（一）复习

安培力的特点以及产生原因

（二）进行新课

1、推理：

由安培力中的电流与粒子运动的关系，定向运动的电荷会受到磁场力的作用。

2、实验验证：

观察磁场对运动电荷存在着力的作用。

结论：

洛仑兹力。

3、推导洛沦兹力的方向、大小和特点

①确定磁场方向与磁场力方向的关系。

②左手定则也适用。

③强调左手定则：

四指指向电流的方向而不是电荷的运动方向。

4、公式推导

方法一：

通过电流的微观定义以及安培力公式推导。

并确定适用条件

方法二：

把运动电荷在一小段时间内的径迹等效为通电直导线。

注意：

公式F=qvB中，q、v、B的含义。

5、特点:

引导学生逐步总结出洛仑兹力特点，且同时提到地磁场的作用

（1）洛仑兹力对运动电荷不做功

（2）只对运动电荷有力的作用，对静止电荷无洛仑兹力

（3）洛伦兹力垂直于v和B组成的平面

6、例题分析

例、如图，带电粒子以速度v射入匀强磁场请标出带电粒子所受洛仑兹力的方向

（三）课堂小结

本节课主要研究了一种新型的力--洛仑兹力。

它的方向仍然服从左手定则，它的大小用公式f=qvB计算。

安培力实际上是大量规律运动的带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现。

（四）课堂练习

例1：

“洛伦兹力”与“安培力”有什么联系？

例2：

如图所示，运动电荷电量为q=2×10-8C，电性图中标明，运动速度v=4×103m／s，匀强磁场磁感应强度为B=0.5T，求电荷受到的洛仑兹力的大小和方向。

例3：

如图3所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向里的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。

例4：

有一束粒子，其中有正电性的、负电性的还有不带电的粒子，如何区分开它们？

（五）课后练习

1、如图10-1，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，现给导线中通以垂直于纸面向外的电流，则下列说法正确的是：

　　A．磁铁对桌面的压力减小　　B．磁铁对桌面的压力增大

　　C．磁铁对桌面的压力不变　　D．以上说法都不可能

3、如下图所示，有一恒定电流I流过长方体金属块，金属块置于与其垂直的匀强磁场B中，则金属块的上下表面哪个电势高？

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动

一、教学目标

（一）知识与技能

1、理解洛伦兹力对粒子不做功.

2、理解带电粒子的v与B垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.

3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的r、T及其应用。

4、知道质谱仪与回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。

（二）过程与方法

通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题.

培养学生的分析推理能力以及应用物理知识解决实际问题的能力

（三）情感态度与价值观

通过对本节的学习，充分了解科技的威力，体会科技的创新历程。

二、重点与难点：

重点：

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题.

难点：

1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.

2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.

三、教具：

洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等

四、教学过程：

（一）复习引入

洛伦兹力：

洛伦兹力大小的计算：

（二）新课讲解

演示：

洛伦兹力演示仪的工作原理，当v⊥B时粒子的运动情况。

演示实验：

实验现象：

结论：

v⊥B；v∥B，两种情况

①要明确所研究的物理现象的条件----在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒子。

②分析带电粒子的受力情况，确定粒子只可能做平面运动。

③据洛伦兹力的特点，确定带电粒子的运动轨迹

1．带电粒子在匀强磁场中的运动

（1）、运动轨迹：

注意：

带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。

推导：

轨道半径r和周期T与粒子所带电量q、质量m、粒子的速度v、磁感应强度B有的关系。

（2）、轨道半径和周期

①轨道半径r=mv/qB②周期T=2πm/qB

例题分析：

如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上.

（1）粒子进入磁场时的速率。

（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。

2、质谱仪

如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，已知∠AOB=120°，求该带电粒子在磁场中运动的时间。

①质谱仪的结构：

②质谱仪的工作原理：

③同位素：

④质谱仪设计者：

汤姆生的学生阿斯顿

⑤质谱仪的主要用途：

测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具

例题分析：

如右图，质谱仪主要是用来研究同位素（即原子序数相同而相对原子质量不同的元素）的仪器。

正离子源产生带电量为q的正离子，经S1、S2两金属板间的电压U加速后，进入离子速度选择器之中。

P1、P2之间有场强为E的匀强电场和与之正交的磁感应强度为B1的匀强磁场。

通过速度选择器的离子经S3细孔射入磁