洛倫茲力與現(xiàn)代科技 滬科選修PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1洛倫茲力與現(xiàn)代科技洛倫茲力與現(xiàn)代科技 滬科選修滬科選修第1頁/共59頁第2頁/共59頁第3頁/共59頁1.為什么不采用直接利用電場加速來獲得高能粒子？為什么不采用直接利用電場加速來獲得高能粒子？提示：提示：利用電場加速，由于受電源電壓的限制，只能獲得能量并不是很高的粒子利用電場加速，由于受電源電壓的限制，只能獲得能量并不是很高的粒子. .如果采取多級加速，粒子沿直線加速，實驗裝置必然做得非常長，這就給建造帶來很大的不便如果采取多級加速，粒子沿直線加速，實驗裝置必然做得非常長，這就給建造帶來很大的不便. .所以在較小范圍內(nèi)獲得較高能量的粒子是很難通過電場直接加速實現(xiàn)的所以在較小范圍內(nèi)獲得

2、較高能量的粒子是很難通過電場直接加速實現(xiàn)的. .第4頁/共59頁2.回旋加速器兩端所加的交流電壓的周期由什么決回旋加速器兩端所加的交流電壓的周期由什么決定？定？提示：提示：為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，交流電壓的周期必須等于帶電粒使之能量不斷提高，交流電壓的周期必須等于帶電粒子在回旋加速器中做勻速圓周運(yùn)動的周期即子在回旋加速器中做勻速圓周運(yùn)動的周期即因此，交流電壓的周期由帶電粒子的質(zhì)量因此，交流電壓的周期由帶電粒子的質(zhì)量m m、帶電量、帶電量q q和加速器中的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速器中的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B來決定來決定. .

3、2 mT=.qB第5頁/共59頁3.有同學(xué)說：有同學(xué)說：“回旋加速器兩回旋加速器兩D形電極間所加交變電壓形電極間所加交變電壓越大，帶電粒子最后獲得的能量越高？越大，帶電粒子最后獲得的能量越高？”，你認(rèn)為該，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？為什么？同學(xué)的說法正確嗎？為什么？提示：提示：不正確不正確. .由由qvB= qvB= 和和E Ek k= mv= mv2 2得得E Ek k= = 當(dāng)當(dāng)r=Rr=R時，有最大動能時，有最大動能E Ekmkm= (R= (R為為D D形盒的半徑形盒的半徑) )，即粒子在回旋加速器中獲得的最大動能與即粒子在回旋加速器中獲得的最大動能與q q、m m、B B、R R有關(guān)

4、，與加速電壓無關(guān)有關(guān)，與加速電壓無關(guān). .事實上，只要事實上，只要q q、m m、B B、R R一一定，加速電壓越大，只是單次加速獲得的動能越大，定，加速電壓越大，只是單次加速獲得的動能越大，但從全過程來看，粒子被加速的次數(shù)減少了，粒子獲但從全過程來看，粒子被加速的次數(shù)減少了，粒子獲得的最高能量不變得的最高能量不變. .2mvr1222 2q B r,2m222q B R2m第6頁/共59頁【典例典例1】(2010新四區(qū)高二檢新四區(qū)高二檢測測)一個用于加速質(zhì)子的回旋加一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為形盒半徑為R，垂直，垂直D形盒底面的形盒

5、底面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩，兩盒分別與交流電源相連盒分別與交流電源相連.下列說下列說法正確的是法正確的是( )第7頁/共59頁A.質(zhì)子被加速后的最大速度隨質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大的增大而增大B.質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大C.只要只要R足夠大，質(zhì)子的速度就可以被加速到任意值足夠大，質(zhì)子的速度就可以被加速到任意值D.不需要改變?nèi)魏瘟?，這個裝置也能用于加速不需要改變?nèi)魏瘟浚@個裝置也能用于加速粒子粒子【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答此題應(yīng)明確以下三點(diǎn)：解答此題應(yīng)明確以下三點(diǎn)：(1)(1)回旋加速器電

6、場和磁場的作用回旋加速器電場和磁場的作用. .(2)(2)回旋加速器粒子獲得的最大速度回旋加速器粒子獲得的最大速度(3)(3)回旋加速器所加交變電壓的周期等于粒子做勻速圓回旋加速器所加交變電壓的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期周運(yùn)動的周期qBRv=.m2 mT=. qB第8頁/共59頁【自主解答自主解答】選選A.A.由由 得，當(dāng)?shù)?，?dāng)r=Rr=R時，質(zhì)子有最大時，質(zhì)子有最大速度速度 即即B B、R R越大，越大，v vm m越大，越大，v vm m與加速電壓無與加速電壓無關(guān)，關(guān)，A A對、對、B B錯錯. .隨著質(zhì)子速度隨著質(zhì)子速度v v的增大、質(zhì)量的增大、質(zhì)量m m會發(fā)生變會發(fā)生變化，據(jù)化，

7、據(jù) 知質(zhì)子做圓周運(yùn)動的周期也變化，所知質(zhì)子做圓周運(yùn)動的周期也變化，所加交流電與其運(yùn)動不再同步，即質(zhì)子不可能一直被加加交流電與其運(yùn)動不再同步，即質(zhì)子不可能一直被加速下去，速下去，C C錯錯. .由上面周期公式知由上面周期公式知粒子與質(zhì)子做圓周粒子與質(zhì)子做圓周運(yùn)動的周期不同，故此裝置不能用于加速運(yùn)動的周期不同，故此裝置不能用于加速粒子，粒子，D D錯錯. .mvr=qBmqBRv =,m2 mT=qB第9頁/共59頁第10頁/共59頁第11頁/共59頁第12頁/共59頁1.從離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)電場加速后，由小孔進(jìn)入一個速度選擇器后，再進(jìn)入磁場，你知道速度選擇器的工作原理嗎？從離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)電場

8、加速后，由小孔進(jìn)入一個速度選擇器后，再進(jìn)入磁場，你知道速度選擇器的工作原理嗎？第13頁/共59頁提示：提示：工作原理：如圖所示，帶電工作原理：如圖所示，帶電粒子所受重力可忽略不計，粒子在粒子所受重力可忽略不計，粒子在兩板間同時受到電場力和洛倫茲力兩板間同時受到電場力和洛倫茲力作用，只有當(dāng)二力平衡時，粒子才作用，只有當(dāng)二力平衡時，粒子才不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線穿過兩板間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線穿過兩板間. .由由qE=qvBqE=qvB得得v= v= 只有滿足只有滿足v= v= 的粒子才能從速度選的粒子才能從速度選擇器中被選擇出來擇器中被選擇出來. .E,BEB第14頁/共59頁2.速度選擇器可以選擇粒子的

9、速度大小，能選擇粒子電性與比荷嗎？速度選擇器可以選擇粒子的速度大小，能選擇粒子電性與比荷嗎？提示：提示：速度選擇器只選擇速度速度選擇器只選擇速度( (大小、方向大小、方向) )而不能選擇粒子的質(zhì)量和電量，若粒子從另一方向入射，則不能穿出速度選擇器而不能選擇粒子的質(zhì)量和電量，若粒子從另一方向入射，則不能穿出速度選擇器. .第15頁/共59頁3.如果帶電粒子的電荷相同而質(zhì)量不同，它們經(jīng)速度如果帶電粒子的電荷相同而質(zhì)量不同，它們經(jīng)速度選擇器進(jìn)入磁場后做圓周運(yùn)動的半徑相同嗎？為什選擇器進(jìn)入磁場后做圓周運(yùn)動的半徑相同嗎？為什么？么？提示：提示：帶電粒子經(jīng)速度選擇器以相同的速度進(jìn)入磁帶電粒子經(jīng)速度選擇器以

10、相同的速度進(jìn)入磁場，由半徑公式場，由半徑公式 可知可知q q、v v、B B相同而相同而m m不同的粒不同的粒子，半徑一定不同子，半徑一定不同. .mvr=Bq第16頁/共59頁【典例典例2】(2009廣東高考廣東高考)如圖如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.帶電帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器度選擇器.速度選擇器內(nèi)相互正交速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為別為B和和E.平板平板S上有可讓粒子通上有可讓粒子通過的狹縫過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板平板S下方有強(qiáng)度

11、為下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場.下列表述正確的是下列表述正確的是( )第17頁/共59頁A.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C.能通過狹縫能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于的帶電粒子的速率等于E/BD.離子打在膠片上的位置越靠近狹縫離子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，離子的荷質(zhì)比越小，離子的荷質(zhì)比越小【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)(1)知道速度選擇器的原理；知道速度選擇器的原理；(2)(2)熟悉粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)問題；熟悉粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)問題；(3)

12、(3)熟悉相關(guān)公式的建立與銜接熟悉相關(guān)公式的建立與銜接. . 第18頁/共59頁【自主解答自主解答】選選A A、B B、C.C.由加速電場可知離子所受電由加速電場可知離子所受電場力向下，即離子帶正電，在速度選擇器中，電場力場力向下，即離子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，如題圖所示，因此速水平向右，洛倫茲力水平向左，如題圖所示，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，B B正確；經(jīng)過速度正確；經(jīng)過速度選擇器時滿足選擇器時滿足qE=qvBqE=qvB，可知能通過狹縫，可知能通過狹縫P P的帶電離子的的帶電離子的速率等于速率等于E/BE/B，帶

13、電離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動則有，帶電離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動則有R=mv/qBR=mv/qB，可見當(dāng)，可見當(dāng)v v相同時，相同時，R R 所以可以用來區(qū)分所以可以用來區(qū)分同位素，且同位素，且R R越大，比荷就越小，越大，比荷就越小，D D錯誤錯誤. .m,q第19頁/共59頁【典例典例3】在相互垂直的勻強(qiáng)電場和在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，有一傾角為勻強(qiáng)磁場中，有一傾角為、足夠、足夠長的光滑絕緣斜面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大長的光滑絕緣斜面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為小為B，方向垂直紙面向外，電場方，方向垂直紙面向外，電場方向豎直向上向豎直向上.有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為m，帶電荷，帶電荷量為量為+q的小球靜止在

14、斜面頂端，這時小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱悖鐖D所示，若迅速把電場方向反轉(zhuǎn)為豎直向下，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)？所用時間是多少？的小球靜止在斜面頂端，這時小球?qū)π泵娴恼龎毫η『脼榱悖鐖D所示，若迅速把電場方向反轉(zhuǎn)為豎直向下，小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)？所用時間是多少？第20頁/共59頁【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)(1)帶電小球的重力不能忽略；帶電小球的重力不能忽略；(2)(2)要根據(jù)小球的受力情況確定其運(yùn)動情況要根據(jù)小球的受力情況確定其運(yùn)動情況. . 第21頁/共59頁【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】答案答案: :第22頁/共59頁 知識點(diǎn)知識點(diǎn)1：回旋加速器

15、：回旋加速器1.(2011吉林高二檢測吉林高二檢測)用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法倍，原則上可以采用下列哪幾種方法( )A.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍倍B.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍倍C.將將D形盒的半徑增大為原來的形盒的半徑增大為原來的2倍倍D.將將D形盒的半徑增大為原來的形盒的半徑增大為原來的4倍倍第23頁/共59頁【解析解析】選選A A、C.C.質(zhì)子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的半質(zhì)子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動的半徑徑r

16、= r= 故動能故動能E Ek k= = 所以要使動能變?yōu)樵瓉淼乃砸箘幽茏優(yōu)樵瓉淼? 4倍，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度倍，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度B B或或D D形盒半徑增為原來的形盒半徑增為原來的2 2倍，倍，A A、C C對，對，B B、D D錯錯. .mv,Bq22 2q B r,2m第24頁/共59頁2.1930年，勞倫斯制成了世界上第一臺年，勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示回旋加速器，其原理如圖所示.這臺加這臺加速器由兩個銅質(zhì)速器由兩個銅質(zhì)D形盒形盒D1、D2構(gòu)成，其間構(gòu)成，其間留有空隙留有空隙.下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器離子由加速器的

17、中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場中獲得能量離子從磁場中獲得能量D.離子從電場中獲得能量離子從電場中獲得能量第25頁/共59頁【解析解析】選選A A、D.D.回旋加速器的兩個回旋加速器的兩個D D形盒間隙分布周期性變化的電場，不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量；而形盒間隙分布周期性變化的電場，不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量；而D D形盒處分布勻強(qiáng)磁場，具有一定速度的帶電粒子在形盒處分布勻強(qiáng)磁場，具有一定速度的帶電粒子在D D形盒內(nèi)受到洛倫茲力提供的向心力而做勻速圓周運(yùn)動；洛倫茲力不做功不能使離子獲得能量，形盒內(nèi)受到洛倫茲力提供的向心力而

18、做勻速圓周運(yùn)動；洛倫茲力不做功不能使離子獲得能量，C C錯；離子源在回旋加速器的中心附近，錯；離子源在回旋加速器的中心附近，A A、D D對，對，B B錯錯. .第26頁/共59頁 知識點(diǎn)知識點(diǎn)2：質(zhì)譜儀：質(zhì)譜儀3.如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖，它可以測定單個離子的質(zhì)量如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖，它可以測定單個離子的質(zhì)量.圖中離子源圖中離子源S產(chǎn)生帶電荷量為產(chǎn)生帶電荷量為q的離子，經(jīng)電壓為的離子，經(jīng)電壓為U的電場加速后垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的電場加速后垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，沿半圓軌道運(yùn)動到記錄它的照片底片的勻強(qiáng)磁場中，沿半圓軌道運(yùn)動到記錄它的照片底片P上，測得它在上，測得它在P上位置與上

19、位置與A處相距為處相距為d，求該離子的質(zhì)量，求該離子的質(zhì)量m.第27頁/共59頁【解析解析】單個離子經(jīng)電場加速后有單個離子經(jīng)電場加速后有 離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動有離子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動有 聯(lián)立得聯(lián)立得答案答案: :21qU=mv22mvBqv=rdr=222B d qm=.8U22B d q8U第28頁/共59頁 知識點(diǎn)知識點(diǎn)3：其他應(yīng)用實例：其他應(yīng)用實例4.(2011紹興高二檢測紹興高二檢測)如圖所示如圖所示,充充電的兩平行金屬板間有場強(qiáng)為電的兩平行金屬板間有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)電場和方向與電場垂直電場和方向與電場垂直(垂直紙面向里垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感

20、應(yīng)強(qiáng)度為B,構(gòu)成速度構(gòu)成速度選擇器選擇器,氕氘氚核以相同的動能氕氘氚核以相同的動能Ek從兩從兩極板中間垂直于電場和磁場射入速度選擇器極板中間垂直于電場和磁場射入速度選擇器,且氘核沿直線射出且氘核沿直線射出,則射出時則射出時( )第29頁/共59頁A.動能增加的是氚核動能增加的是氚核 B.動能增加的是氕核動能增加的是氕核C.偏向正極板的是氚核偏向正極板的是氚核 D.偏向正極板的是氕核偏向正極板的是氕核【解析解析】選選A A、D.D.動能相同的氕氘氚核由于質(zhì)量不同動能相同的氕氘氚核由于質(zhì)量不同, ,由由v= v= 知知, ,射入速度選擇器中的速度也不同射入速度選擇器中的速度也不同, ,氕核氕核的速

21、度比氘核大的速度比氘核大, ,洛倫茲力大于電場力洛倫茲力大于電場力, ,偏向正極板偏向正極板, ,電電場力做負(fù)功場力做負(fù)功, ,動能減小動能減小, ,故故B B錯錯,D,D對對. .氚核的速度比氘核氚核的速度比氘核的速度小的速度小, ,洛倫茲力小于電場力洛倫茲力小于電場力, ,偏向負(fù)極板偏向負(fù)極板, ,電場力做電場力做正功正功, ,動能增加動能增加, ,故故A A對，對，C C錯錯. .2qUm第30頁/共59頁5.如圖所示如圖所示,磁流體發(fā)電機(jī)的極板相距磁流體發(fā)電機(jī)的極板相距d=0.2 m,極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,B=1.0 T.外電路中負(fù)載電阻外電

22、路中負(fù)載電阻R用導(dǎo)線與極板相連，用導(dǎo)線與極板相連，R=4 .電離氣體以速率電離氣體以速率v=1 100 m/s沿極板射入沿極板射入,極板間電離氣體等效內(nèi)阻極板間電離氣體等效內(nèi)阻r=1 ,試求此發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大試求此發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大?第31頁/共59頁【解析解析】開關(guān)開關(guān)S S斷開時斷開時, ,由離子受力平衡可得由離子受力平衡可得所以板間電壓為所以板間電壓為:U=Ed=Bvd.:U=Ed=Bvd.此發(fā)電機(jī)的電動勢為此發(fā)電機(jī)的電動勢為E E源源=U=Bvd=1.0=U=Bvd=1.01 1001 1000.2 V=220 V.0.2 V=220 V.據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電路中的電流

23、據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電路中的電流故此發(fā)電機(jī)的輸出功率故此發(fā)電機(jī)的輸出功率P=IP=I2 2R=44R=442 24 W=7 744 W4 W=7 744 W答案答案: :7 744 W7 744 WqUqvB=qE=.dE220I=A=44 AR+r4+1源第32頁/共59頁一、選擇題一、選擇題(本題包括本題包括5個小題，每小題個小題，每小題3分，共分，共15分分)1.關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的說法中正確的是關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的說法中正確的是( )A.電場和磁場都對帶電粒子起加速作用電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B.電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的電場和磁場是交替地對帶電粒子

24、做功的C.只有磁場才能對帶電粒子起加速作用只有磁場才能對帶電粒子起加速作用D.磁場的作用是使帶電粒子在磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動形盒中做勻速圓周運(yùn)動第33頁/共59頁【解析解析】選選D.D.回旋加速器中電場的作用是使帶電粒子每經(jīng)過狹縫一次加速一次，磁場的作用是使帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動回旋加速器中電場的作用是使帶電粒子每經(jīng)過狹縫一次加速一次，磁場的作用是使帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動. .但對帶電粒子不做功但對帶電粒子不做功. .所以所以D D正確，正確，A A、B B、C C均不正確均不正確. .第34頁/共59頁2.回旋加速器是利用較低電壓的回旋加速器是利用較低

25、電壓的高頻電源使粒子經(jīng)多次加速獲得高頻電源使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理巨大速度的一種儀器，工作原理如圖，下列說法正確的是如圖，下列說法正確的是( )A.粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動B.粒子的軌道半徑與它的速率成正比粒子的軌道半徑與它的速率成正比C.粒子的運(yùn)動周期和運(yùn)動速率成正比粒子的運(yùn)動周期和運(yùn)動速率成正比D.粒子由粒子由A0運(yùn)動到運(yùn)動到A1比粒子由比粒子由A2運(yùn)動到運(yùn)動到A3所用時間少所用時間少第35頁/共59頁【解析解析】選選A A、B.B.帶電粒子在磁場中在洛倫茲力的作用帶電粒子在磁場中在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，由下做勻速圓周運(yùn)動，由

26、可知粒子的軌道可知粒子的軌道半徑與其速率半徑與其速率v v成正比，運(yùn)動周期成正比，運(yùn)動周期T T與運(yùn)動速率無關(guān)，與運(yùn)動速率無關(guān)，所以所以A A、B B正確，正確，C C不正確不正確. .粒子由粒子由A A0 0運(yùn)動到運(yùn)動到A A1 1，所用時，所用時間和粒子由間和粒子由A A2 2運(yùn)動到運(yùn)動到A A3 3所用時間都是所用時間都是 是相同的，所是相同的，所以以D D錯錯. .mv2 mr=,T=qBqBT,2第36頁/共59頁3.如圖為質(zhì)譜儀工作原理分析圖，如圖為質(zhì)譜儀工作原理分析圖，若用質(zhì)譜儀分析帶正電的離子束若用質(zhì)譜儀分析帶正電的離子束的性質(zhì)，則下列判斷正確的是的性質(zhì)，則下列判斷正確的是 (

27、 )A.若離子束是同位素，則若離子束是同位素，則BD的距的距離越大，離子的質(zhì)量越大離越大，離子的質(zhì)量越大B.若離子束是同位素，則若離子束是同位素，則BD的距離越大，離子的質(zhì)量越小的距離越大，離子的質(zhì)量越小C.只要只要BD的距離相同，則離子的質(zhì)量一定相同的距離相同，則離子的質(zhì)量一定相同D.只要只要BD的距離相同，則離子的比荷的距離相同，則離子的比荷(荷質(zhì)比荷質(zhì)比)一定相同一定相同第37頁/共59頁【解析解析】選選A A、D.D.電場加速電場加速qU= mvqU= mv2 2，帶電粒子在勻強(qiáng)，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動磁場中做勻速圓周運(yùn)動qvB= BDqvB= BD間距為間距為2r2r，所

28、以，所以有有BD= BD= 若離子束是同位素，若離子束是同位素，q q相同，則相同，則BDBD的距的距離越大，說明離子的質(zhì)量越大，離越大，說明離子的質(zhì)量越大，A A正確，正確，B B錯誤，只要錯誤，只要BDBD距離相同，則說明距離相同，則說明 相同，即比荷也相同，相同，即比荷也相同，C C錯誤，錯誤，D D正確正確. .122vm,r22mU,Bqmq第38頁/共59頁4.如圖所示，在如圖所示，在x0、y0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于Oxy平面向里，大小為平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為，電荷量為q的帶

29、電粒子，在的帶電粒子，在x軸上到原點(diǎn)軸上到原點(diǎn)O的距離為的距離為x0的的P點(diǎn)，以平行于點(diǎn)，以平行于y軸的初速度垂直于磁場的方向射入磁場，在磁場作用下沿垂直于軸的初速度垂直于磁場的方向射入磁場，在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出磁場軸的方向射出磁場.不計重力的影響，由這些條件可知不計重力的影響，由這些條件可知( )第39頁/共59頁A.可以確定粒子通過可以確定粒子通過y軸時的位置軸時的位置B.可以確定粒子速度的大小可以確定粒子速度的大小C.可以確定粒子在磁場中運(yùn)動所經(jīng)歷的時間可以確定粒子在磁場中運(yùn)動所經(jīng)歷的時間D.以上三個判斷都不對以上三個判斷都不對【解析解析】選選A A、B B、C.C.可判斷

30、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動可判斷帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡為四分之一圓周，其圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，半徑為軌跡為四分之一圓周，其圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，半徑為r=xr=x0 0，所以粒子通過，所以粒子通過y y軸時的位置坐標(biāo)為軸時的位置坐標(biāo)為(0(0，x x0 0) )，在，在磁場中運(yùn)動時間為磁場中運(yùn)動時間為t= T= At= T= A、C C正確；由半徑公正確；由半徑公式式 得粒子的速度大小得粒子的速度大小 B B正確正確. .14m,2qBmvr=qB0qBxv=,m第40頁/共59頁5.(2010合肥高二檢測合肥高二檢測)為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置

31、由絕緣材料制成，長、寬、高分別為為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓的勻強(qiáng)磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用若用Q表示污水流量表示污水流量(單位時間內(nèi)流出的污水體積單位時間內(nèi)流出的污水體積)，下列說法中正確的是，下列說

32、法中正確的是( )第41頁/共59頁A.若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢低若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢低B.前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多少無關(guān)前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多少無關(guān)C.污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D.污水流量污水流量Q與與U成正比，與成正比，與a、b、c無關(guān)無關(guān)第42頁/共59頁【解析解析】選選B.B.根據(jù)污水流動方向和磁場方向的關(guān)系，根據(jù)污水流動方向和磁場方向的關(guān)系，由左手定則判斷，流量計的前表面聚集負(fù)電荷，后表由左手定則判斷，流量計的前表面聚集負(fù)電荷，后表面聚集正電荷，故前表

33、面電勢一定低于后表面的電面聚集正電荷，故前表面電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多少無關(guān)，勢，與哪種離子多少無關(guān)，A A錯誤，錯誤，B B正確正確. .當(dāng)污水中的當(dāng)污水中的帶電粒子所受的電場力與洛倫茲力平衡帶電粒子所受的電場力與洛倫茲力平衡(qE=qvB)(qE=qvB)時，時，電壓表示數(shù)達(dá)到恒壓，又因為電壓表示數(shù)達(dá)到恒壓，又因為U=EbU=Eb，所以，所以U=vBbU=vBb，可見，可見電壓與離子濃度無關(guān)，電壓與離子濃度無關(guān)，C C錯誤，污水流量可求為錯誤，污水流量可求為Q=vbc=Q=vbc= 故流量故流量Q Q與與U U成正比，與成正比，與a a、b b無關(guān)，與無關(guān)，與c c有關(guān)，有關(guān)

34、，D D錯錯誤誤. .Uc,B第43頁/共59頁二、非選擇題二、非選擇題(本題包括本題包括2個小題，共個小題，共15分分)6.(7分分)如圖所示為電視機(jī)顯像管如圖所示為電視機(jī)顯像管的簡化原理圖，現(xiàn)有質(zhì)量為的簡化原理圖，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電、電荷量為荷量為e、初速度不計的電子經(jīng)加、初速度不計的電子經(jīng)加速電場加速后，垂直于磁場射入速電場加速后，垂直于磁場射入寬度為寬度為L的有界勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)的有界勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若電子束的偏轉(zhuǎn)角為，若電子束的偏轉(zhuǎn)角為，求：加速電場的電勢差，求：加速電場的電勢差U為多大？為多大？第44頁/共59頁【解析解析】設(shè)電子被加速電場加速

35、后速度為設(shè)電子被加速電場加速后速度為v v，其運(yùn)動軌跡如圖所示，其運(yùn)動軌跡如圖所示. .據(jù)動能定理有據(jù)動能定理有第45頁/共59頁eU= mveU= mv2 2設(shè)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后做半徑為設(shè)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后做半徑為R R的勻速圓周運(yùn)動的勻速圓周運(yùn)動據(jù)牛頓第二定律有據(jù)牛頓第二定律有據(jù)幾何關(guān)系有據(jù)幾何關(guān)系有sin=sin=由以上各式解得由以上各式解得答案答案: :122vevB=mRLR222eB LU=.2msin 222eB L2msin 第46頁/共59頁7.(8分分)圖示為質(zhì)譜儀的示意圖圖示為質(zhì)譜儀的示意圖.速速度選擇器部分的勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度選擇器部分的勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度度E1

36、.2105 V/m，勻強(qiáng)磁場的，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.6 T，偏轉(zhuǎn)分離，偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度器的磁感應(yīng)強(qiáng)度B20.8 T.(1)求能沿直線通過速度選擇器的粒子的速度大小求能沿直線通過速度選擇器的粒子的速度大小v.(2)已知質(zhì)子的質(zhì)量已知質(zhì)子的質(zhì)量mH1.6710-27 kg，所帶的電荷量，所帶的電荷量e1.61019 C，求質(zhì)子和氘核，求質(zhì)子和氘核21H進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離d.第47頁/共59頁【解析解析】(1)(1)能沿直線通過速度選擇器的粒子所受到的電場力和洛倫茲力等大、反向，即能沿直線通過速度選擇器

37、的粒子所受到的電場力和洛倫茲力等大、反向，即evBevB1 1eEeE解得：解得：551E1.2 10v= m/s=2 10 m/sB0.6第48頁/共59頁(2)(2)粒子進(jìn)入磁場粒子進(jìn)入磁場B B2 2后做圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動的向心力，即后做圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動的向心力，即evBevB2 2可得：可得：R R又質(zhì)子的質(zhì)量為又質(zhì)子的質(zhì)量為m mH H，氘核的質(zhì)量為，氘核的質(zhì)量為2m2mH H，則有：，則有：5.25.210103 3 m. m.答案答案: :(1)2(1)210105 5m/s (2)5.2m/s (2)5.210103 3 m m2vm,R2mveBHH222mvmvd=2-2eBeB第49頁/共59頁1.(2012聊城高二檢測聊城高二檢測)(10分分)如圖所示，在地面附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場如圖所示，在地面附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平且垂直紙面向外，一質(zhì)量為，方向水平且垂直紙面向外，一質(zhì)量為m、帶電量為、帶電量為-q的帶電微粒在此區(qū)域恰好做速度大小為的帶電微粒在此區(qū)域恰好做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動的勻速圓周運(yùn)