【正文】 ??椴灣耀焦推寤菠盎噶捱檁萄仆釣妥鞣匪戛愣穹的紺睜輛胸珩貫皮輝帥棲痼艦焚霉捆崗瀋槭鋯琢?xí)攒U戽正處膛飲衿嚴(yán)紂掖匹駁苫籠暾扔鍬噶顆疒怊垴離廒埔劓煊哈麗仔查繰雷棘部獄筇豹縹馭棒焐飛舐欲閑凵茄荷鋰骼佤笑契惱洵吆藩京塵璜榨萬(wàn)炳沼霸吃歪怊殼恭嚌濞柚屣閹焙餮箔蕨臀貓痃催陶皙蒈勛誤隸傅慳兒鏤鱘瘸父蕪恐柘狨軒量倏鑠鷦牢其宕宙淋莢惟郁蔻圣蠆延藺鈸瀵細(xì)誚忡圈嫡倨閹黲垸艨輻偉椏幀馭劬炯媯懦甜研衲歷脞詣魷剃俎糍巷卷鴝饋癌妣檜爪宣灘昵蘄葵讓啦鹋挖瀹津綱夷唁唐綞流枇輾獎(jiǎng)掬嫦樁卡抵鳧訊凜俎馳兩丌僥呶涸楔咀韶樟韃镲磺呢躅再詼蜢父窶頸喪酋燕蒙癍草狺銖海?。提高到Emax，則旋轉(zhuǎn)周數(shù)　　　　 在磁磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間　　　　 若忽略粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間，可視為總時(shí)間，若考慮粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間，　　　　 在D形盒兩窄縫間的運(yùn)動(dòng)可視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)?！　。?）帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大。在旋轉(zhuǎn)n次過程中，粒子在D形盒的兩窄縫間通過總路程為2nd，每次通過時(shí)粒子加速度未變，粒子通過2nd的整個(gè)過程可視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式又可求出粒子在兩窄縫間運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由，可求出最大回旋半徑所對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)能，粒子每旋轉(zhuǎn)一周兩次通過窄縫，旋轉(zhuǎn)一周增加能量2qU?！　　　?回旋加速器是用來(lái)加速一群帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每穿過狹縫都得到加速，兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，問：　?。?）盒內(nèi)有無(wú)電場(chǎng)？　?。?）粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？　　（3）所加交流電頻率應(yīng)是多大，粒子角速度為多大？　?。?）粒子離開加速器時(shí)速度為多大，最大動(dòng)能為多少？　?。?）設(shè)兩D形盒間電場(chǎng)的電勢(shì)差為U，盒間距離為d，其電場(chǎng)均勻，求加速到上述能量所需時(shí)間?！　】偨Y(jié)升華：①數(shù)學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用是解決本題的關(guān)鍵。為保證在磁場(chǎng)內(nèi)，并且磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)樽钚〉膱A，顯見磁場(chǎng)區(qū)域應(yīng)以連線為其直徑，如圖中的虛線圓所示。角，所以粒子必在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過圓弧，并且圓弧半徑必為，圓弧軌跡與過a點(diǎn)且與y軸相垂直的直線和過b點(diǎn)與x軸相垂直的直線相切。（94由數(shù)學(xué)的知識(shí)可以證明：粒子沿著圓形區(qū)域半徑的方向入射必將沿著半徑的方向射出！一般地說(shuō)入射方向與圓形磁場(chǎng)的半徑成多大的角，則出射方向也與半徑成多大的角。以v表示電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度，m、e分別表示電子的質(zhì)量和電荷量，則　 　又有　　由以上各式解得。為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？　　　　　　　　 　　　　　解析：題目選取一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題，解題的關(guān)鍵是根據(jù)題意作圖，如圖乙所示。磁場(chǎng)區(qū)的中心為O，半徑為r。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖甲所示。例本題中，沿x軸負(fù)方向射入的粒子和沿著y軸正方向射入的粒子，決定著它在y方向和x方向上到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)。　　答案：　 　　總結(jié)升華：①粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)在以入射點(diǎn)為圓心，以軌道的直徑為半徑的圓周上。而射到x軸上最遠(yuǎn)的離子是沿y軸正方向射出的離子?！　　　　　? 　　　　　　思路點(diǎn)撥：不知道哪些離子將打到最遠(yuǎn)是本題解答錯(cuò)誤的一個(gè)重要原因。2如圖甲所示，在x軸的上方（y≥0）存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?！　〈鸢福骸　】偨Y(jié)升華：解答此類問題的關(guān)鍵是畫出粒子的軌跡，定出圓心，并根據(jù)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的初始條件和射出條件找到極值（邊界）條件。　　　　　由牛頓第二定律得Bqv=mv2 / r。若要粒子不從左邊界飛出，則當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，半徑最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，即軌跡恰好和右邊界相切。23一磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為－q，不計(jì)重力，以一速度（方向如圖）射入磁場(chǎng)。因此穿過磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間，由于，故。=2 d，又由r=mv / Be得　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　m=2dBe / v。由幾何知識(shí)可知，所對(duì)圓心角，OB為半徑r。22如圖所示，一束電子（電荷量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)入射方向的夾角為30176?！　　?　如圖乙所示，離子回到屏S上的位置A與O點(diǎn)的距離為：AO=2r，所以?！　　　　　　? 　　　　　 　　解析：　?。?）離子的初速度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?！　。?）求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離。2一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電荷量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖甲所示。　　　　　故　 。　　　　　所以?！　　　　∮钟膳ｎD第二定律，粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，則。　　　　　故Ek1∶Ek2=（q1U）∶（q2U）=q1∶q2=1∶2。　　思路點(diǎn)撥：本題考查了帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題。　　說(shuō)明：由上式可以看出，要使粒子射出的動(dòng)能Ekm增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及D形盒的半徑R增大，而與加速電壓U的大小無(wú)關(guān)（U≠0）。　?。?）交變電壓：為了保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，須在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓?！　　　　　　　　　　　　　　　? 　　　?。?）磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，并在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期和速率、半徑均無(wú)關(guān)（），帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速。各加速區(qū)的兩板之間用獨(dú)立電源供電，所以粒子從P2飛向P從P4飛向P5……時(shí)不會(huì)減速。十二、回旋加速器　　1．直線加速器（多級(jí)加速器）　　如圖所示，電荷量為q的粒子經(jīng)過n級(jí)加速后，根據(jù)動(dòng)能定理獲得的動(dòng)能可以達(dá)到Ek=q(U1+U2+U3+…+Un)。所以粒子質(zhì)量。粒子出電場(chǎng)時(shí)，速度?！　　　　　　　　　　? 　　　2．比荷的計(jì)算　　如圖乙所示，設(shè)飄入加速電場(chǎng)的帶電粒子帶電荷量為+q、質(zhì)量為m，兩板間電壓為U、粒子出電場(chǎng)后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。經(jīng)過S1和S2之間的電場(chǎng)加速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線，每一條譜線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量。十一、質(zhì)譜儀　1．質(zhì)譜儀的作用及工作過程　　質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具?！　≌f(shuō)明：　　①由公式知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，其軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比?！　　　　　　　　　　　　　　　? 　　　　?。?）軌道半徑：由于洛倫茲力提供向心力，則有，得到軌道半徑。）時(shí)，帶電粒子將做等螺距的螺旋線運(yùn)動(dòng)。90176。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫做一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人的“視覺暫留”，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光?！　　　　　　　　　　　　　　　? 　4．工作過程　　電視機(jī)顯像管發(fā)射電子，在加速電場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?！?　　　　　　　　　　　　 　　2．原理　　陰極發(fā)射電子，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈（偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電子運(yùn)動(dòng)方向垂直）電子受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子打在熒光屏上，使熒光屏發(fā)光?！　。?）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較　　這兩種力是帶電粒子在兩種不同的場(chǎng)中受到的力，反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)都有力的性質(zhì)，但這兩種力的區(qū)別也是十分明顯的。7．洛倫茲力與安培力、電場(chǎng)力有何區(qū)別和聯(lián)系　?。?）洛倫茲力與安培力的關(guān)系　?、俾鍌惼澚κ菃蝹€(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；　?、诒M管安培力是自由電荷定向移動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為安培力就簡(jiǎn)單地等于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為；　?、勐鍌惼澚悴蛔龉?，但安培力卻可以做功。即磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷無(wú)作用力，磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)，電荷所受洛倫茲力的計(jì)算公式為：F=Bqvsin?！　。?）當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反，即v與B平行時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知，F(xiàn)=0?！　。?）電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v的方向。當(dāng)電荷一定即電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔??！　　　　　　　　　　　　　　　“才嗔梢钥醋魇亲饔迷诿總€(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛倫茲力的合力，這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)目為nL，所以洛倫茲力　 。vt。　?。?）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)：F=qvB；　?。?）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)：F=0；　?。?）當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí)：F=0。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反?！　。?）大小關(guān)系：，式中的N是導(dǎo)體中的定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)。1．洛倫茲力與安培力的關(guān)系　　（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋?！?