帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用-全文預(yù)覽
【正文】 。帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，涉及到電場(chǎng)、磁場(chǎng)的基本概念和規(guī)律，與力學(xué)中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律等聯(lián)系密切，綜合性大，能充分考查考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力，歷來(lái)是高考的熱點(diǎn)。 如圖9所示，由幾何關(guān)系知： 聯(lián)立解得 ，方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲??！ ∮闪Ｗ訋ж?fù)電并且在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)可知，下極板帶正電，板間場(chǎng)強(qiáng)的方向垂直平行板向上?！ ?， （2）三角形區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度； 例5．如圖7所示，板間距為、板長(zhǎng)為的兩塊平行金屬板EF、GH水平放置，在緊靠平行板右側(cè)的正三角形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三角形底邊BC與GH在同一水平線上，頂點(diǎn)A與EF在同一水平線上?！ ．能通過(guò)的狹縫P的帶電粒子的速率等于下列表述正確的是．ks5u．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。如山東高考題，2007年第25題是飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，2009年第25題是質(zhì)譜儀的變式，把勻強(qiáng)磁場(chǎng)變?yōu)榻蛔冸妶?chǎng)；2010年有6個(gè)省份考查了質(zhì)譜儀的不同變式。解決這類問(wèn)題的基本方法有兩種，第一種利用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，選用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解；第二種利用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)，選用動(dòng)能定理和功能關(guān)系求解?！ ⊥碛衜 由幾何關(guān)系得電子的總偏移量 在圖中熒光屏上標(biāo)出亮斑的大體位置B?！ 。?）在YY′電極上加100V電壓，Y接正；XX′電極不加電壓?！ ?．示波管 ③ ② ① （3）設(shè)電子在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，而在半徑為r的圓面區(qū)域內(nèi)的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度為，維持電子在恒定的軌道上加速時(shí)，由牛頓第二定律得所以只有在磁場(chǎng)變化的第一個(gè)周期內(nèi)，電子才能在感生電場(chǎng)的作用下不斷加速?！ 。?）在（1）條件下，為了維持電子在恒定的軌道上加速，電子軌道處的磁場(chǎng)應(yīng)滿足什么關(guān)系？ 例2．電子感應(yīng)加速器工作原理如圖2所示（上圖為側(cè)視圖、下圖為真空室的俯視圖），它主要有上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成?！ ．離子從電場(chǎng)中獲得能量加速加速器直線加速器、回旋加速器、電子感應(yīng)加速器有三種，在高考試題中，直線加速器往往不單獨(dú)命題，常常與磁偏轉(zhuǎn)和回旋加速器結(jié)合起來(lái)，考查單一問(wèn)題的多過(guò)程問(wèn)題；回旋加速器有時(shí)單獨(dú)命題，也常常與直線加速器結(jié)合起來(lái)命題，如山東卷2008年第25題、2010年第25題的計(jì)算題就是這樣命題的；而電子感應(yīng)加速器還未考查，筆者提醒敬請(qǐng)關(guān)注?！ 】v觀近幾年的高考試題，常常以加速器、示波管、質(zhì)譜儀、速度選擇器為背景，結(jié)合最新的現(xiàn)代科技知識(shí)與情景，考查帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)和在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。如下表中的各種類型。為此，筆者撰寫此文，望引起考生對(duì)現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)（STS）的關(guān)注，筆者預(yù)測(cè)在2011年的高考中仍會(huì)出現(xiàn)帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的試題，愿對(duì)考生有所助益。帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，既源于教材，是教材中的例題、習(xí)題或其他欄目，又是歷年來(lái)是高考的熱點(diǎn)?！ щ娏Ｗ釉陔姶艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用主要有兩類，一類是利用電磁場(chǎng)的變化將其他信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)化信息或自動(dòng)控制的目的；另一類是利用電磁場(chǎng)對(duì)電荷或電流的作用，來(lái)控制其運(yùn)動(dòng)，使其平衡、加速、偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到預(yù)定的目的?！ 《⒖萍紤?yīng)用賞析 帶電粒子在電場(chǎng)中加速的科技應(yīng)用主要是加速器。廣東）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖1所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒DD2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說(shuō)法正確的是（ ?。 ．離子從磁場(chǎng)中獲得能量 ?。?）給電磁鐵通入交變電流，一個(gè)周期內(nèi)電子能被加速幾次？ 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得， （2）給電磁鐵通入交變電流如圖3所示，從而產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化規(guī)律如圖4所示（以圖2中所標(biāo)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向?yàn)檎较颍闺娮幽鼙荒鏁r(shí)針（從上往下看，以下同）加速，一方面感生電場(chǎng)應(yīng)是順時(shí)針?lè)较颍丛诖艌?chǎng)的第一個(gè)或第四個(gè)周期內(nèi)加速電子；而另一方面電子受
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