高中魯科版物理選修3-1學(xué)案：第6章-第3節(jié)-洛倫茲力的應(yīng)用-【含解析】(更新版)
【正文】 的能量，下列結(jié)論中正確的是( )A．與加速器的半徑有關(guān)，半徑越大，能量越大B．與加速器的磁場(chǎng)有關(guān)，磁場(chǎng)越強(qiáng)，能量越大C．與加速器的電場(chǎng)有關(guān)，電場(chǎng)越強(qiáng)，能量越大D．與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān)，質(zhì)量和電荷量越大，能量越大AB [回旋加速器中的帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，滿足qvB＝，則v＝，故帶電粒子所獲得的能量E＝mv2＝。(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，同一帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向的速度越大，圓周運(yùn)動(dòng)半徑越大。(2)工作原理(如圖所示)①磁場(chǎng)作用：帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)時(shí)，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期與半徑和速率無關(guān)。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)一、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．用洛倫茲力演示儀顯示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡(1)當(dāng)沒有磁場(chǎng)作用時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。(科學(xué)思維)4．知道質(zhì)譜儀、回旋加速器的基本構(gòu)造和原理，知道其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。二、回旋加速器和質(zhì)譜儀1．回旋加速器(1)主要構(gòu)造：兩個(gè)半圓形中空銅盒，兩個(gè)大型電磁鐵。 ()[提示] 帶電粒子平行磁場(chǎng)進(jìn)入時(shí)，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值( )A．與粒子電荷量成正比B．與粒子速率成正比C．與粒子質(zhì)量成正比D．與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比D [假設(shè)帶電粒子的電荷量為q，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝，則等效電流I＝＝，故答案選D?！纠?】 質(zhì)子和α粒子由靜止出發(fā)經(jīng)過同一加速電場(chǎng)加速后，沿垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則它們?cè)诖艌?chǎng)中的各運(yùn)動(dòng)量間的關(guān)系正確的是( )A．速度之比為2∶1 B．周期之比為1∶2C．半徑之比為1∶2 D．角速度之比為1∶1思路點(diǎn)撥：①由電場(chǎng)加速求出速度。(1)已知入射方向和出射方向時(shí)，可以通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)，O為軌道圓心)。③確定粒子運(yùn)動(dòng)的半徑及其與OP之間的關(guān)系。sin θ帶電粒子在不同邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型歸納(1)直線邊界：進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性，如圖所示。其中由r＝可知電荷量相同時(shí)，半徑將隨質(zhì)量變化而變化?！纠?】 回旋加速器是用于加速帶電粒子流，使之獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每穿過狹縫都得到加速；兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面。(2)始終加速的條件：T電＝T磁＝。下列表述不正確的是( )A．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(chǎng)方向垂直紙面向外C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小D [因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，選項(xiàng)A正確。]3．現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。] 14
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