高三物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第3單元 磁場對運動電荷的作用（3）學(xué)案（無答案）（選修3-1）.doc

第九章 第3單元 磁場對運動電荷的作用（3）【學(xué)習(xí)目標】掌握洛侖茲力的實際應(yīng)用，學(xué)會提煉物理模型【自主學(xué)習(xí)】 1、粒子速度選擇器M如圖所示，a、b是位于真空中的平行金屬板，a板帶正電，b板帶負電，兩板間的電場為勻強電場，場強為E。同時在兩板之間的空間中加勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度為B。一束帶電粒子以大小為v的速度從左邊S處沿圖中虛線方向入射，當 時，即 時，粒子將能通過M孔，從平行金屬板中飛出。2、電視顯像管的工作原理電視顯像管是應(yīng)用電子束 (電偏轉(zhuǎn)、磁偏轉(zhuǎn))的原理來工作的，使電子束偏轉(zhuǎn)的 (電場、磁場)是由兩對偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的顯像管工作時，由陰極發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電視技術(shù)中的 ，使整個熒光屏都在發(fā)光【例1】如圖所示，為電視機顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈L的示意圖如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常時偏小，不可能是下列哪些原因引起的( )A電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減小B加速電場的電壓過高，電子速率偏大C偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路，線圈匝數(shù)減小 D偏轉(zhuǎn)線圈的電流過小，偏轉(zhuǎn)磁場減弱3、質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖所示，由粒子源、 、 和照相底片等構(gòu)成(2)原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得 粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得 .由兩式可得出需要研究的物理量如：粒子軌道半徑r= 、粒子質(zhì)量m= 、比荷：q/m= 。4、回旋加速器(1)構(gòu)造：如圖所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接 電源D形盒處于勻強磁場中(2)原理：交流電的周期和 相等，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由 ，得Ekm ，可見粒子獲得的最大動能由 和D形盒半徑R決定，與加速電壓 【例2】1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t；5、磁流體發(fā)電機【例3】沿水平方向放置的平行金屬板的間距為d，兩板之間是磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，如圖所示，一束在高溫下電離的氣體（等離子體），以v射入磁場區(qū)，在兩板上會聚集電荷出現(xiàn)電勢差，求：（1）M、N兩板各聚集何種電荷？（2）M、N兩板間電勢差可達多大？6、電磁流量計【例4】如圖所示為一電磁流量計的示意圖，截面為正方形的非磁性管，其每邊長為d，內(nèi)有導(dǎo)電液體流動，在垂直液體流動方向加一指向紙里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。現(xiàn)測得液體a、b兩點間的電勢差為U，求管內(nèi)導(dǎo)電流體的流量Q。7、霍爾效應(yīng)【例5】如圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U=KIB/d。式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)。設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢 下側(cè)面A的電勢（2）電子所受的洛倫茲力的大小為 ；（3）當導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為 ；（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為K=1/ne，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中自由電子的個數(shù)?！菊n后訓(xùn)練】1、如圖，沒有磁場時，顯像管內(nèi)電子束打在熒光屏正中的O點，加磁場后電子束打在熒光屏O點上方的P點，則所加磁場的方向可能是()A垂直于紙面向內(nèi) B垂直于紙面向外C平行于紙面向上 D平行于紙面向下2、在動脈血管左右兩側(cè)加有勻強磁場，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場的磁感應(yīng)強度為0.080T，電壓表測出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為 m/s。（取兩位有效數(shù)字）。3、初速為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則( )A電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變4、如圖所示，正方形區(qū)域abcd中充滿勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一個氫核從ad邊的中點m沿著既垂直于ad邊又垂直于磁場的方向，以一定速度射入磁場，正好從ab邊中點n射出磁場。若將磁場的磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則這個氫核射出磁場的位置是（ ）A、在b、n之間某點 B、在n、a之間某點C、a點 D、在a、m之間某點5、如圖所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場時，不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時間為t.若加上磁感應(yīng)強度為B水平向外的勻強磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時偏離原方向60，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()A帶電粒子的比荷 B帶電粒子在磁場中運動的周期C帶電粒子的初速度 D帶電粒子在磁場中運動的半徑6、長方體金屬塊放在勻強磁場中，有電流通過金屬塊，如圖所示，則下列說法正確的是（ ）A、金屬塊上下表面電勢相等B、金屬塊上表面電勢高于下表面電勢C、金屬塊上表面電勢低于下表面電勢 D、無法比較金屬塊上下表面電勢高低7、如圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖。速度選擇器部分的勻強電場場強E=1.2105V/m，勻強磁場的磁感強度為B1=0.6T。偏轉(zhuǎn)分離器的磁感強度為B2=0.8T。求：（1）能通過速度選擇器的粒子速度多大？（2）質(zhì)子和氘核進入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離之比為多少？8、電視機顯象管的工作原理的示意圖如圖所示，陰極K發(fā)射的電子束（初速度可視為零）經(jīng)高壓加速電壓U加速后正對圓心進入磁感應(yīng)強度為B，半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)，偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏P上。若電子的荷質(zhì)比為k，那么電子通過圓形磁場區(qū)過程的偏轉(zhuǎn)角是多少？9、如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量