教科版選修3-1：第三章磁場學案5-文庫吧資料
2024-12-16 16:42本頁面
【正文】 ( ) 圖 4 A． 粒子被加速后的最大速度隨磁感應(yīng)強度 和 D 形盒的半徑的增大而增大 B． 粒子被加速后的最大動能隨高頻電源的加速電壓的增大而增大 C． 高頻電源頻率由粒子的質(zhì)量 、 電荷量和磁感應(yīng)強度決定 D． 粒子從磁場中獲得能量 答案 AC 解析 當粒子從 D形盒中出來時速度最大，由 qvmB＝ mv2mR其中 R為 D形盒半徑，得 vm＝qBRm ，可見最大速度隨磁感應(yīng)強度和 D形盒的半徑的增大而增大， A正確 ． ， 其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個 D 形金屬盒 ． 兩盒間的狹縫中形成的周期性 變化的電場 ， 使粒子在通過狹縫時都能得到加速 ． 兩D 形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中 ， 如圖 5所示 ． 在保持勻強磁場和加速電壓不變的 情況下用同一裝置分別對質(zhì)子 (11H)和氦核 (42He)加速 ， 則下列說法中正確的是 ( ) 圖 5 A． 質(zhì)子與氦核所能達到的最大速度之比為 1∶ 2 B． 質(zhì)子與氦核所能達到的最大速度之比為 2∶ 1 C． 加速質(zhì)子 、 氦核時交流電的周期之比為 2∶ 1 D． 加速質(zhì)子 、 氦核時交流電的周期之比為 1∶ 2 答案 BD 解析 對于 A、 B選項，當粒子從 D形盒中出來時速度最大，由 qvmB＝ mv2mR得 vm＝qBRm ，可見質(zhì)子與氦核所能達到的最大速度之比為 2∶ 1； B正確 ． 對于 C、 D 選項，粒子在磁場中運動的周期和高頻交流電的周期相等，由 T＝ 2πmqB 可知加速質(zhì)子、氦核時交流電的周期之比為 1∶ 2； D正確 ． 故選 B、 D. 題組三 利用磁場控制帶電粒子運動 7． 如圖 6 所示 ， 在 x0、 y0 的空間中有恒定的勻強磁場 ， 磁感應(yīng)強度的方向垂直于 xOy平面 向里 ， 大小為 m、 電荷量為 q 的帶電粒子 ， 從 x 軸上到原點的距離為x0的 P 點 ， 以平行于 y 軸的初速度射入此磁場 ， 在磁場作用下沿垂直于 y軸的方向射出此磁場 ． 不計重力的影響 ． 由這些條件可知 ( ) 圖 6 A． 不能確定粒子通過 y 軸時的位置 B． 不能確定粒子速度的大小 C． 不能確定粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間 D． 以上三個判斷都不對 答案 D 解析 帶電粒子以平行于 y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直于 y軸的方向射出此磁場，故帶電粒子一定在磁場 中運動了 14周期，從 y軸上距 O為 x0處射出，回旋角為 90176。.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 ， 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。2dBev ＝ 4πdv 電子在磁場中的軌跡對應(yīng)的圓心角為 θ＝ 30176。.求電子的質(zhì)量和穿越磁場的時間 ． 圖 5 答案 2dBev πd3v 解析 過 M、 N 作入射方向和出射方向的垂線，兩垂線交于 O 點， O 點即電子在磁場中做勻速圓周運動的圓心，連接 ON，過 N做 OM的垂線，垂足為 P，如圖所示 ． 由直角三角形OPN知， 電子軌跡半徑 r＝ dsin 30176。 學案 5 洛倫茲力的應(yīng)用 [學習目標定位 ] ， 粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動 ， 會分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動 .作原理 . ． 一、利用磁場控制帶電粒子運動 1． 偏轉(zhuǎn)角度 ： 如圖 1 所示 ， tan θ2＝ rR， R＝ mv0Bq， 則 tan θ2＝ qBrmv0. 圖 1 2． 控制特點 ： 只改變帶電粒子的 運動方向 ， 不改變帶電粒子的 速度大小 ． 二、質(zhì)譜儀 圖 2 1． 如圖 2， 離子源產(chǎn)生的帶電粒子經(jīng)狹縫 S1與 S2之間 電場 加速后 ， 進入 P1和 P2之間電場與磁場共存區(qū)域 ， 再通過 狹縫 S3進入磁感應(yīng)強度為 B2的勻強磁場區(qū)域 ， 在洛倫茲力的作用下做 半個圓周運動 后打到底片上并被接收 ， 形成一個細條紋 ， 測出條紋到狹縫 S3 的距離 L， 就得出了粒子做圓周運動的半徑 R＝ L2， 根據(jù) R＝ mvqB2， 只要知道 v和 B2就可以得出粒子的荷質(zhì)比 ． 質(zhì)譜儀在 化學分析 、 原子核技術(shù)中有重要應(yīng)用 ． 三、回旋加速器 1． 回旋加速器的核心部分是 D形盒 ， 在兩 D 形盒間接上 交流電源 ， 于是在縫隙里形成一個 交變電場 ， 加速帶電粒子 ． 磁場方向 垂直 于 D 形盒的底面 ． 當帶電粒子垂直于磁場方向進入 D 形盒中 ， 粒子受到洛倫茲力的作用而做 勻速圓周 運動 ， 繞過 半個圓周 后再次回到縫隙 ，
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