3-1__20xx__最新物理高考__第四節(jié)_帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(編輯修改稿)
2025-09-29 10:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如圖 9410 所示表示了它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在場(chǎng)中有兩塊金屬板 A、 B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓．如果射入的等離子體速度均為 v，兩金屬板的板長(zhǎng)為 L，板間距離為 d，板平面的面積為 S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為 R，電離氣體充滿兩板間的空間．當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表示數(shù)為 I，那么板間電離氣體的電阻率為 ____________． 解析 ： 等離子體是 在高氣壓作用下被噴射入磁場(chǎng)的，所以正離子和電子的運(yùn)動(dòng)方向是相同的．在洛倫茲力的作用下，正離子向極板 B 方向偏轉(zhuǎn)，負(fù)電子向極板 A 方向偏轉(zhuǎn)，在極板間建立電場(chǎng)，形成電勢(shì)差，在開路狀態(tài)，當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)恒定，且 BvdU? ； 電路閉合時(shí)， )SdR(I)rRI ??????? （內(nèi)外 UUU，可得： ? = )( RIBdvdS ?． 【 答案 】 )( RIBdvdS ? 考點(diǎn) 5. 回旋加 速器 剖析： 如圖 9411 所示 組成：兩個(gè) D 形盒，大型電磁鐵，高頻振蕩交變電壓，兩縫間可形成電壓 U 作用：電場(chǎng)用來對(duì)粒子（質(zhì)子、氛核 ,a 粒子等）加速，磁場(chǎng)用來使粒子回旋從而能反復(fù)加速．高能粒子是研究微觀物理的重要手段． 9410 9411 10 要求：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電源的變化周期． 關(guān)于回旋加速器的幾個(gè)問題 ： (1)回旋加速器中的 D 形盒，它的作用是靜電屏蔽，使帶電粒子在圓周運(yùn)動(dòng)過程中只處在磁場(chǎng)中而不受電場(chǎng)的干擾，以保證粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)‘ (2) 回旋加速器中所加交變電壓的頻率 f,與帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的 頻率相等 : 12qBf Tm??? (3)回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式 2222122K q B RE m v m??來計(jì)算，在粒子電量，、質(zhì)量 m 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 一定的情況下，回旋加速器的半徑 R 越大，粒子的能量就越大． [例題 5].回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理如圖 9412，下列說法正確的是（ ） A0 運(yùn)動(dòng)到 A1 比粒子由 A2 運(yùn)動(dòng)到 A3 所用時(shí)間少 道半徑與它的速率成正比 解析： 理解回旋加速度的工作原理，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，T=qBm?2,r=qBmv.故 A、 C 正確 .（粒子是通過加速電場(chǎng)才加速的） 答案： AC 【變式訓(xùn)練 5】 環(huán)型對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置．帶電粒子被電壓為 U 的電場(chǎng)加速后，注入對(duì)撞機(jī)的高真空環(huán)狀空腔內(nèi)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作半徑恒定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．帶電粒子局限在環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，粒子碰撞時(shí)發(fā)生核反應(yīng)．關(guān)于帶電粒子的比荷 q/m、加 速電壓 U 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 以及粒子運(yùn)動(dòng)的周期 T 的關(guān)系有如下判斷：①對(duì)于給定的 U， q/m 越大，則 B 應(yīng)越大；②對(duì)于給定的 U， q/m 越大，則 B 應(yīng) 越??；③對(duì)于給定的帶電粒子， U 越大，則 T 越??；④對(duì)于給定的帶電粒子，不管 U 多大， T 都不變，其中正確的是（ ） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【 解析 】在電場(chǎng)加速中，根據(jù)動(dòng)能定理有： 221mvqU?，令 k=q/m, 得kUmqUv 22 ?? , 在洛倫茲力的作用下粒子作勻速圓周 運(yùn) 動(dòng)， 軌 道 半 徑9412 11 Bqmvr? kUBBkkU 212 ??，kUrB 21?，所以 ②正確 ，周期BqmT ?2? Bk?2?, 對(duì)給定的帶電粒子， k 為定值，周期只與磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比，與加速電壓等無關(guān)，所以 ④正確． 答案： D 四、考能訓(xùn)練 A 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 圖 9413 中為一“濾速器”裝置示意圖． a、 b 為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔 O 進(jìn)入 a、 b 兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在 a、 b 間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選 電子仍能夠沿水平直線 OO39。運(yùn)動(dòng)，由 O39。射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的辦法是（ ） a 板電勢(shì)高于 b 板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 a 板電勢(shì)低于 b 板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 a 板電勢(shì)高于 b 板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 a 板電勢(shì)低于 b 板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 對(duì)具有 相同動(dòng)能的 α粒子和質(zhì)子組成的粒子束，有可能把這兩種粒子分開的方法是（不計(jì)重力， α粒子即氦的原子核） （ ） A． 使粒子束穿過一勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 B． 使粒子束穿過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 C． 使粒子束 先后 穿過 兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度不同 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 D． 使粒子束穿過一相互 正交 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與勻強(qiáng)電場(chǎng)并存的區(qū)域 用回旋加速器分別加速α粒子和質(zhì)子時(shí)，若磁場(chǎng)相同，則加在兩個(gè) D 形盒間的交變電壓的頻率應(yīng)不同，其頻率之比為 ( ) A． 1： 1 B． 1:2 C． 2:1 D． 1： 3 9413 12 如圖 9414 所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時(shí)的速率為 V，若加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)滑塊沿斜面滑至底端，則滑至底端時(shí)的速率 ( ) A．變大 B．變小 C．不變 D．條件不足，無法判斷 （ 20xx 年 長(zhǎng)沙 一模） 勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行紙面由下至上，電場(chǎng)強(qiáng)度為 E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面由里向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，速度為 ｖ ０ 的帶負(fù)電的粒子以垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向射入場(chǎng)區(qū)，恰好不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) .則以下說法正確的是（） A．若入射粒子的速度 ｖ ＞ ｖ ０ ，而其他條件保持不變，則粒 子將向上偏轉(zhuǎn)、且速度減小 B．若使磁感應(yīng)強(qiáng)度增大而其他條件不變，則粒子將向下偏轉(zhuǎn)、且運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線 C．若使電場(chǎng)強(qiáng)度增大而其他條件保持不變，則粒子將向下偏轉(zhuǎn)，且速度增大 D．若使粒子的帶電量增大而其他條件保持不變，則粒子將向下偏轉(zhuǎn) 如圖 9415 所示，水平放置的兩個(gè)平行金屬板 MN、 PQ 間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) .MN板帶正電， PQ 板帶負(fù)電，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 .一帶電微粒只在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下，從 I 點(diǎn)由靜止開始沿曲線 IJK 運(yùn)動(dòng)，到達(dá) K 點(diǎn)時(shí)速度為零， J 是曲線上離 MN 板最遠(yuǎn)的點(diǎn) .以下幾種說法中正確的是（ ） A． 在 I 點(diǎn)和 K 點(diǎn)的加速度大小相等，方向相同 B． 在 I 點(diǎn)和 K 點(diǎn)的加速度大小相等，方向不同 C． 在 J 點(diǎn)微粒受到的電場(chǎng)力小于洛倫茲力 D． 在 J 點(diǎn)微粒受到的電場(chǎng)力等于洛倫茲力 （ 09 年北京卷 19） 如圖 9416 所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一帶電粒子 a（不計(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。若撤去該區(qū)域內(nèi)
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