高三物理一輪復習優(yōu)化課件第九章磁場—帶電粒子在復合場中的運動-資料下載頁
2025-01-07 13:38本頁面
【正文】 mαqαmp＝ 2. (2) 由 r ＝ m v / qB ，得 v ＝ qBr / m ，故粒子的動能 Ek＝12m v2＝q2B2r2/2 m .同一加速器的 B 、 rm ax一定，EkpEkα＝q2pmαmpq2α＝ 1 ，即質子和 α 粒子被加速后獲得的最大動能相等．單個粒子 的最大動能為 Ek m ax＝e2B2r2m2 m＝ 27Me V . (3) 由 Ekp＝ Ekα，得vpvα＝mαmp＝ 2. 一題一得 弄清楚回旋加速器的基本結構和原理是解這類題的關鍵．回旋加速器的優(yōu)點是體積小，缺點是粒子的能量不會很高．按照狹義相對論，當粒子速度接近光速時，質量變大，則圓周運動的周期發(fā)生變化，粒子就不會總是趕上加速電場，這破壞了回旋加速器的工作條件． 建模感悟 1 ．無論是速度選擇器、回旋加 速器、還是質譜儀、電磁流量計，其實質都是帶電粒子在電磁場中的運動，只是運動過程較復雜而已． 2 ．這些實用模型問題的本質還是力學問題，要從受力和運動兩方面去分析． 3 ．解題思路主要有： ( 1) 力和運動的關系．根據(jù)帶電體所受的力，運用牛頓第二定律并結合運動學規(guī)律求解． ( 2) 功能關系．根據(jù)場力及其他外力對帶電粒子做功引起的能量變化或全過程中的功能關系解決問題，這條線索不但適用于均勻場，也適用于非均勻場，因此要熟悉各種力做功的特點． 1932 年，勞倫斯和利文斯設計出了回旋加速器．回旋加速器的 工作原理如右圖所示，置于高真空中的 D 形金屬盒半徑為 R ，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計．磁感應強度為 B 的勻強磁場與盒面垂直． A 處粒子源產生的粒子，質量為 m 、電荷量為＋ q ，在加速器中被加速，加速電壓為 U . 加速過程中不考慮相對論效應和重力作用． ( 1) 求粒子第 2 次和第 1 次經(jīng)過兩 D 形盒間狹縫后軌道半徑之比； ( 2) 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間 t . 【解析】 ( 1) 設粒子第 1 次經(jīng)過狹縫后的半徑為 r1，速度為v1， qU ＝12m v21， q v1B ＝ mv21r1，解得 r1＝1B2 mUq.同理，粒子第2 次經(jīng)過狹縫后的半徑 r2＝1B4 mUq，則 r2∶ r1＝ 2 ∶ 1. ( 2) 設粒子到出口處被加速了 n 圈． 2 nqU ＝12m v2， q v B ＝ mv2R， T ＝2π mqB， t＝ nT ，解得 t＝π BR22 U. 考點四 考查關于電磁流量計、磁流體發(fā)電機等新科技知識 一種測量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動脈血管左右兩側加有勻強磁場，上下兩側安裝電極并連接電壓表，設血管直徑是 mm ，磁場的磁感應強度為 T ，電壓表測出的電壓為 mV ，則血流速度大小為 ( ) A ． m/s B ． m/s C ． m/s D ． m/s 解析 血液中的運動電荷在洛倫茲力作用下偏轉，在血管壁上聚集，在血管內形成一個電場，其方向與磁場方向垂直，運動電荷受到的電場力與洛倫茲力平衡時，達到了一種平衡狀態(tài)． qUd＝ q v B ，所以 v ＝UdB＝ 10－ 3 10－ 3 m/s ＝ m/ s. 答案 B 目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機．如圖表示了它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板 A 、 B ，這時金屬板上就會聚集電荷，產生電壓．如果射入的等離子體速度均為 v ，兩金屬板的板長為 L ，板間距離為 d ，板平面的面積為 S ，勻強磁場的磁感應強度為 B ，方向垂直于速度方向，負載電阻為 R ，電離氣體充滿兩板間的空間．當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電 時，電流表示數(shù)為 I . 那么板間電離氣體的電阻率為 ( ) A.Sd(Bd vI－ R ) B .Sd(BL vI－ R ) C.SL(Bd vI－ R ) D.SL(BL vI－ R ) 【答案】 A
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