教科版選修3-1：第三章磁場學(xué)案5(編輯修改稿)
2025-01-13 16:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方向 ， 不改變粒子速度的大小— 應(yīng)用 — ??? — 質(zhì)譜儀— 回旋加速器 1． (對回旋加速器原理的理解 )在回旋加速器中 ( ) A． 電場用來加速帶電粒子 ， 磁場則使帶電粒子回旋 B． 電場和磁場同時用來加速帶電粒子 C． 磁場相同的條件下 ， 回旋加速器的半徑 越大 ， 則帶電粒子獲得的動能越大 D． 同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電壓的大小有關(guān) ， 而與交流電壓的頻率無關(guān) 答案 AC 解析 電場的作用是使粒子加速，磁場的作用是使粒子回旋，故 A選項正確， B選項錯誤；粒子獲得的動能 Ek＝ ?qBR?22m ，對同一粒子，回旋加速器的半徑越大，粒子獲得的動能越大，與交流電壓的大小無關(guān)，故 C選項正確， D選項錯誤 ． 2. (帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動問題 )如圖 7所示 ， 有界勻強磁場邊界線 SP∥ MN，速率不同的同種帶電粒子從 S 點沿 SP 方向同時射入磁場 ． 其中穿 過 a 點的粒子速度 v1與MN 垂直 ； 穿過 b 點的粒子速度 v2與 MN 成 60176。角 ， 設(shè)粒子從 S 到 a、 b 所需時間分別為 t1和 t2， 則 t1∶ t2為 (重力不計 )( ) 圖 7 A． 1∶ 3 B． 4∶ 3 C． 1∶ 1 D． 3∶ 2 答案 D 解析 如圖所示，可求出從 a點射出的粒子對應(yīng)的圓心角為 90176。.從 b點射出的粒子對應(yīng)的圓心角為 60176。.由 t＝ α2πT，可得： t1∶ t2＝ 3∶ 2，故選D. 3． (利用磁場控制粒子的運動 )如圖 8 所示 ， 帶負電的粒子垂直磁 場方向沿半徑進入圓形勻強磁場區(qū)域 ， 出磁場時速度偏離原方向 60176。角 ， 已知帶電粒子質(zhì)量 m＝ 3 10－ 20 kg， 電荷量q＝ 10－ 13 C， 速度 v0＝ 105 m/s， 磁場區(qū)域的半徑 R＝ m， 不計重力 ， 則磁場的磁感應(yīng)強度 為 ________． 圖 8 答案 T 解析 畫進、出磁場速度的垂線得交點 O′ ， O′ 點即為粒子做圓周運動的圓心，據(jù)此作出運動軌跡 AB，如圖所示 ． 此圓半徑記為 r. 連接 O′ A， O′ AOA ＝ tan 60176。 r＝ 3R 帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動 F 洛 ＝ F 向 Bqv0＝ ma 向 ＝ mv20/r B＝ mv0qr ＝ 3 10－ 20 10510－ 13 3 T ＝ 330 T≈ T. 題組一 對質(zhì)譜儀和速度選擇器原理的理解 1 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磁場 ， 使所選電子仍能夠沿水平直線 OO′運動 ， 由 O′ 射出 ． 不計重力作用 ． 可以達到上述目的的辦法是 ( ) 圖 1 A． 使 a 板電勢高于 b 板 ， 磁場方向垂直紙面向里 B． 使 a 板電勢低于 b 板 ， 磁場方向垂直紙面向里 C． 使 a 板電勢高于 b 板 ， 磁場方向垂直紙面向外 D． 使 a 板電勢低于 b 板 ， 磁場方向垂直紙面向外 答案 AD 2. (對質(zhì)譜儀原理的理解 )質(zhì)譜儀是一種測定 帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具 ， 它的構(gòu)造原理如圖 2所示 ， 離子源 S 產(chǎn)生的各種不同正離子束 (速度可看為零 )， 經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場 ， 到達記錄它的照相底片 P 上 ， 設(shè)離子在 P 上的位置到入口處 S1的距離為 x， 可以判斷 ( ) 圖 2 A． 若離子束是同位素 ， 則 x 越大 ， 離子質(zhì)量越大 B． 若離子束是同位素 ， 則 x 越大 ， 離子質(zhì)量越小 C． 只要 x 相同 ， 則離子質(zhì)量一定相同 D． 只要 x 相同 ， 則離子的荷質(zhì)比一定相同 答案 AD 解析 由動能定理 qU＝ ，由圓周運動的知識，有： x＝ 2r＝ 2mvqB ，故 x＝ 2B 2mUq ，分析四個選項， A、 D正確， B、 C錯誤 ． 3． 有一混合正離子束先后通過正交電場 、 勻強磁場區(qū)域 Ⅰ 和勻強磁場區(qū)域 Ⅱ ， 如果這束正離子在區(qū)域 Ⅰ 中不偏轉(zhuǎn) ， 進入?yún)^(qū)域 Ⅱ 后偏轉(zhuǎn)半徑又相同 ， 則說明這些正離子具有相同的 ( ) A． 速度和荷質(zhì)比 B． 質(zhì)量和動能 C． 電荷量和質(zhì)量 D． 速度和質(zhì)量 答案 A 解析 由于離 子束先通過速度選擇器，這些離子必具有相同的速度；當(dāng)這些離子進入同一勻強磁場時，偏轉(zhuǎn)半徑相同，由 R＝ mvqB可知，它們的荷質(zhì)比也相同，故選項 A正確 ． 3 所示為質(zhì)譜儀的原理圖 ． 利用這種質(zhì)譜儀可以對氫元素進行測量 ． 氫元素的各種同位素 ， 從容器 A 下方的小孔 S1進入加速電壓為 U 的加速電場 ， 可以認為從容器出來的粒子初速度為零 ． 粒子被加速后從小孔 S2進入磁感應(yīng)強度為 B 的勻
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