高中物理課件第八章專題8帶電粒子在復合場中的運動(參考版)
2025-01-09 16:50本頁面
【正文】 深度思考 課堂探究 突破考點 解析 粒子經(jīng)電場加速的過程，由動能定理有： qU ＝ 12m v 20；粒子在磁場中運動，由牛頓第二定律知 Bq v0＝mv 20R，所以 R ＝1B 2 mUq，由圖知 Ra Rb，故qamaqbmb，A 、 B 錯， D 對；因周期為 T ＝2π mBq， a 、 b 粒子運行時間均為T2，所以 a 運動的時間小于 b 運動的時間， C 錯． 答案 D 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點 建模感悟 1 ．無論是速度選擇器、回旋加速器、還是質(zhì)譜儀、電磁流量計，其實質(zhì)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 ．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． 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點 由洛倫茲力充當質(zhì)子做圓周運動的向心力，知 rk＝m vkqB，則 2 qU ＝q2B22 m( r 2k＋1－ r 2k) 整理得 Δ rk＝4 mUqB2( rk＋1＋ rk) 因 U 、 q 、 m 、 B 均為定值，令 C ＝4 mUqB2 ，由上式得 Δ rk＝Crk＋ rk＋1 相鄰軌道半徑 rk＋ rk＋2之差 Δ rk＋1＝ rk＋2－ rk＋1 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 突破考點 設在 t 時間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為 N ，則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率 P ＝N 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 1 2 ( 2 ) ( 3 ) ) 回旋加速器在核科學、核技術、核醫(yī)學等高新技術領域得到了廣泛應用，有力地推動了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展． （ 1 ） 回旋加速器的原理如圖 9 ， D1 和 D2是兩個中空的半徑為 R 的半 圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率 為 f 的交流電源上，位于 D1圓心處 的質(zhì)子源 A 能不斷產(chǎn)生質(zhì)子 ( 初速度可以忽略，重力不計 ) ，它們在兩盒之間被電場加速， D D2置于與盒面垂直的磁感應強度為B 的勻強磁場中．若質(zhì)子束從回旋加速器 輸出時的平均功率為 P ，求輸出時質(zhì)子束的等效電流 I 與 P 、 B 、 R 、 f 的關系式 ( 忽略質(zhì)子在電場中的運動時間，其最大速度遠小于光速 ) ． 圖 9 課堂探究 突破考點 思維方法建模 9. 帶電粒子在復合場中的實際應用模型 例 3 ( 2 0 1 1 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 ⑤ 聯(lián)立 ③④⑤ 得：qm＝2 UB0B ad ⑥ ( 3) 勻速圓周運動的周期 T ＝2π rv ⑦ 離子在磁場中的運動時間： t1＝T4 ⑧ 課堂探究 深度思考 課堂探究 突破考點 ( 1) 離子在金屬板 M 、 N 間的運動速度； ( 2) 離子的比荷qm； ( 3) 離子在第 Ⅰ 象限的磁場區(qū)域和無場區(qū)域內(nèi)運動的時間之比． 解析 ( 1) 設離子的質(zhì)量為 m 、帶電荷量為 q ，在平行金屬板間的運動速度為 v ，平行金屬板間的場強為 E 0 ，依題意，有： q v B 0 ＝ qE 0 ① 對勻強電場，有： E 0 ＝Ud ② 聯(lián)立 ①② 解得： v ＝UB 0 d ③ 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點 思維突破 解決帶電粒子在組合場中運動問題的思路方法 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 突破考點 在第 Ⅲ 象限有 vy＝ at3＝eEmt3 ③ 由 ①③ 解得 t3＝m v0eE 在第 Ⅱ 象限電子做圓周運動，周期 T ＝2π meB， 在第 Ⅱ 象限運動的時間為 t2＝T2＝π meB 由幾何關系可知，電子在第 Ⅰ 象限的運動與在第 Ⅲ 象限的運動對稱，沿 x 軸方向做勻減速運動，沿 y 軸方向做勻速運動，到達 x 軸時垂直進入第四象限的磁場中，速度變?yōu)?v0. 課堂探究 突破考點 專題 8 本課欄目開關 基礎再現(xiàn) 深度思考 課堂探究 ＝ v0
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