高中物理35-36探究洛倫茲力洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)課件粵教版選修3-1-文庫(kù)吧資料
2024-11-26 08:06本頁(yè)面
【正文】 的物理量 ， 如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷． r ＝1B2 mUq； m ＝qr2B2 U；qm＝2 UB2r2 . 例 4 如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為 B和 S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫 P和記錄粒子位置的膠片 S下方有強(qiáng)度為 B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述不正確的是 ( ) A ． 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B ． 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C ． 能通過(guò)狹縫 P 的帶電粒子的速率等于EB D ． 粒 子打在膠片上的位置越靠近狹縫 P ， 粒子的荷質(zhì)比越小 解析： 粒子在題圖中的電場(chǎng)中加速 ， 說(shuō)明粒子帶正電．其通過(guò)速度選擇器時(shí) ， 電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡 ，則洛倫茲力方向應(yīng)水平向左，由左手定則知，磁場(chǎng)的方向應(yīng)垂直紙面向外，選項(xiàng) B 正確；由 Eq ＝Bq v 可知 ， v ＝EB， 選項(xiàng) C 正確；粒子打在膠片上的位置到狹縫的距離即其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的直徑 D ＝2 m vqB. 可見(jiàn) D 越小 ， 則粒子的荷質(zhì)比越大 ， D 不同 ， 則粒子的荷質(zhì)比不同 ， 因此 ， 利用該裝置可以分析同位素． 答案： D ? 變式訓(xùn)練 4 ． 如圖所示是質(zhì)譜儀示意 圖 ， 圖中離子源 S 產(chǎn)生電荷量為 q 的離子 ，經(jīng)電壓為 U 的電場(chǎng)加速后 ， 由 A 點(diǎn)垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ， 經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周 ， 打在磁場(chǎng)邊界底片上的 P 點(diǎn) ，測(cè)得 PA ＝ d ， 求離子的質(zhì)量 m . 解析： 粒子在電場(chǎng)中加速出射速度為 v ， 由動(dòng)能定理得： qU ＝12m v2， 離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)： q v B ＝ mv2R， 2 R ＝ d ， 由以上各式解得： m ＝qB2d28 U. 答案：qB2d28 U 題型五 回旋加速器原理與應(yīng)用 (1)構(gòu)造：如圖所示， D D2是半圓金屬盒， D形盒的縫隙處接交流電源．處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中． (2 ) 原理：交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等 ， 粒子在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一次一次地經(jīng)過(guò) D 形盒縫隙 ， 兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向 ， 粒子就會(huì)被一次一次地加速 ， 由 q v B ＝ mv2r， 得 Ekm＝q2B2R22 m. 可見(jiàn)粒子獲得的最大動(dòng)能由電磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和 D 形盒半徑 R 決定 ， 與加速電壓無(wú)關(guān)． 例 5 如圖所示 ， 回旋加速器 D 形盒的半徑為 R ， 用來(lái)加速質(zhì)量為 m ， 電量為 q 的質(zhì)子 ， 使質(zhì)子由靜止加速到能量為 E 后由 A 孔射出 ， 求： (1 ) 加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 的方向和大?。? (2 ) 設(shè)兩 D 形盒間距離為 d ， 其間電壓為 U ， 電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng) ，質(zhì)子每次經(jīng)電場(chǎng)加速后能量增加 ， 加速到上述能量所需回旋周數(shù)． (3 ) 加速到上述 能量所需的時(shí)間． 解析： ( 1) 由左手定則判定 B 的方向垂直紙面向里： R ＝m vBq＝2 mEBq， B ＝2 mERq. (2 ) E ＝ nU q 轉(zhuǎn)一周加速兩次 ， 旋轉(zhuǎn)周數(shù)為：n2＝E2 Uq. (3 ) T
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