帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的科技應(yīng)用(更新版)
【正文】 計(jì)重力）以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）穿出。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)處理物理問題的能力，歷來是高考的熱點(diǎn)。 聯(lián)立解得 ，方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲狻！ ∮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?！ 。?）三角形區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度；下列表述正確的是．ks5u．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?！ ⊥碛衜 ?。?）在YY′電極上加100V電壓，Y接正；XX′電極不加電壓。 2．示波管 ② ?。?）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 D．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，考查單一問題的多過程問題；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。如下表中的各種類型。帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題，既源于教材，是教材中的例題、習(xí)題或其他欄目，又是歷年來是高考的熱點(diǎn)?！ 《?、科技應(yīng)用賞析廣東）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，下列說法正確的是（ ?。 。?）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？ ?。?）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?，要使電子能被逆時(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)針方向，即在磁場(chǎng)的第一個(gè)或第四個(gè)周期內(nèi)加速電子；而另一方面電子受到的洛侖茲力應(yīng)指向圓心，只有磁場(chǎng)的第一或第二個(gè)周期才滿足。但也有部分省份以該情景命制計(jì)算題，如2008年的上海卷第23題?！ 。?）在YY′電極上加100V電壓，Y接正；XX′電極上加100V電壓，X接正。 設(shè)偏轉(zhuǎn)角度為θ1，則先分析受力情況再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程（平衡、加速、減速,直線或曲線），然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。廣東）如圖6是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖?！ ．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 解析：（1）粒子以v0速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電壓為U的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a1，則有 ?。?）如圖8所示，垂直AB邊進(jìn)入磁場(chǎng)，由幾何關(guān)系得，粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度偏向角為，則粒子離開電場(chǎng)時(shí)瞬時(shí)速度的大小為 4．速度選擇器 A．穿出位置一定在O′點(diǎn)下方當(dāng)速度大于時(shí)，粒子向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加；當(dāng)速度小于時(shí)，粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少。忽略邊緣效應(yīng)，求： a．若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式?！ 。?）當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，有解此類問題的關(guān)鍵是善于利用題目給定的有效信息，挖掘隱含條件，建立物理模型，真正體驗(yàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”學(xué)習(xí)真諦?！ 鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)如圖15所示，圓筒形測(cè)量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對(duì)電極和c，A．c間的距離等于測(cè)量管內(nèi)徑D，測(cè)量管的軸線與A．c的連接方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向三者相互垂直。因水已加壓充滿管道，不便再將測(cè)量管拆下重裝，請(qǐng)你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮?jiǎn)便方法； ① ②160
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