高考物理重点内容复习(编辑修改稿)

高考物理重点内容复习(编辑修改稿)内容摘要：

电体，在电场、磁场、重力场中运动的情况，要根据各个场对带电 粒子作用的特点综合的分析带电粒子的运动。 二、重、难点知识归纳与讲解 （一）带电粒子在匀强磁场中的运动规律 带电粒子的速度方向若与磁场方向平行，带电粒子不受洛伦兹力作用，将以入射速度做匀速直线运动。 带电粒子若垂直进入匀强磁场且只受洛伦兹力的作用，带电粒子一定做匀速圆周运动，其轨道平面一定与磁场垂直。 由洛伦兹力提供向心力， 得轨道半径：。 由轨道半径与周期的关系得：。 可见，周期与入射速度和运动半径无关。 荷质比相同的带电粒子，当它们以不同的速度在磁场中做匀速圆周运动时，无论速度相差多大，由于其运动半径，与速度成正比，所以它们运动的周期都相同。 （二）质谱仪 利用不同质量而带同样电量的带电粒子在磁场中做匀 速圆周运动的轨道半径不同，可以制成测定带电粒子质量的仪器 ——质谱仪。 如图所示，粒子带电量为 q，质量为 m，经加速电压 U 加速后进入匀强磁场中，在加速电场中，由动能定量得： ，在匀强磁场中轨道半径：，所以粒子质量。 第 7 页 共 14 页 例 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源 S 产生一个质量为 m、电量为 q的正离子．离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的．离子产生出来后经过电压 U 加速，进入磁感应强度为 B 的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片 P上，测得它在 P上的位置到入口处 S1的距离为 x．则下列说法正确的是（ ） A．若某离子经上述装置后，测得它在 P上的位置到入口处 S1的距离大于 x，则说明离子的质量一定变大 B．若某离子经上述装置后，测得它在 P 上的位置到入口处 S1的距离大于 x，则说明加速电压 U 一定变大 C．若某离子经上述装置后，测得它在 P 上的位置到入口处 S1的距离大于 x，则说明磁感应强度 B 一定变大 D．若某离子经上述装置后，测得它在 P 上的位置到入口处 S1的距离大于 x，则说明离子所带电量 q可能变小 （三）回旋加速器的工作原理 粒子源位于两 D 形盒的缝隙中央处，从粒子源放射出的带电粒子经两 D 形盒间的电场加速后，垂直磁场方向进入某一 D 形盒内，在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动，若带电粒子的电荷量为 q，质量为 m，进入 D 形盒时速度为 v，匀强磁场的磁感应强度为 B。 使高频电源的周期 ，则当粒子从一个 D 形盒飞出时，缝隙间的电 场方向恰好改变，带电粒子在经过缝隙时再一次被加速，以更大的速度进入另一个 D 形盒，以更大的速率在另一 D 形盒内做匀速圆周运动 ……； 利用缝隙间的电场使带电粒子加速，利用 D形盒中的磁场控制带电粒子转弯， 每经过缝隙一次，带电粒子的速度增大一次，粒子的速度和动能逐次增大，在两 D 形盒内运动的轨道半径也逐次增大，设粒子被引出 D 形盒前最后半周的轨道半径的 R，则带电粒子从加速器飞出的速度和动能达到最大分别为：。 例 正电子发射计算机断层（ PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。 第 8 页 共 14 页 （ 1） PET 所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属 D 形盒的半径为 R，两盒间距为 d，在左侧 D 形盒圆心处放有粒子源 S，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向如图所示。 质子质量为 m，电荷量为 q。 设质子从粒子源 S 进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为 t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数于回旋半周的次数相同，加速质子时的电压大小可视为不变。 求此加速器所需的高频电源频率 f 和 加速电压 U。 （ 2）试推证当 R d 时，质子在电场中加速的总时间相对于在 D 形盒中回旋的时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。 例 某回旋加速器 D 形盒的半径 R=60cm，用它加速质量 m=10－ 27kg，电荷量q=10－ 19C 的质子，要把静止质子加速到 Ek= 的能量，求 D 形盒内的磁感应强度 B应多大。 三、重、难点知识剖析 带电粒子作匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定： （ 1）圆心的确定，因为洛仑兹力 f 指向圆心，根据 f⊥ v，画出粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的 f的方向，其延长线的交点即为圆心。 （ 2）半径的确定和计算，半径的计算一般是利用几何知识，常用解三角形的方法。 （ 3）在磁场中运动时间的确定，利用圆心角与弦切角的关系，或者是 四边形内角和等于 360176。 计算出圆心角 θ的大小，由公式 ，。