2017年高考一轮 9.3《带电粒子在组合场中的运动》ppt课件

2017年高考一轮 9.3《带电粒子在组合场中的运动》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 3讲 带电粒子在组合场中的运动 考点一 质谱仪的原理及应用 如图所示 ,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 考点突破 粒子由静止被加速电场加速 ,有 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 ,有 m。 由以上两式可得 r= ,m= , =。 典例 1 (多选 )如图所示 ,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互 正交的匀强磁场 (磁感应强度为 B)和匀强电场 (电场强度为 E)组成的速度选 择器 ,然后粒子通过平板 进入另一匀强磁场 (磁感应强度为 B), 最终打在 下列表述正确的是 ( ) 1在磁感应强度为 B的磁场中的运动时间都相同 的带电粒子的速率等于 1, 2、粒子的比荷 越大 带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动 ,则电场力与洛 伦兹力等大反向 ,即 得 v= ,由洛伦兹力充当粒子做圆周 运动的向心力 ,有 ,可得 r= ,则 = = ,由图知粒子打在 位置越靠近 P,粒子的比荷越大 ,所有打在 感应强度为 B的磁场中都只运动半个周期 ,又周期 T= ,则比荷不同 ,打在 的磁场中的运动时间不同 , 答案 据粒子在磁感应强度为 B的磁场中的运动轨迹可判断粒 其他量不变 ,则 其他量不变 ,则 其他量不变 ,则 其他量不变 ,则 答案 子在电场中加速 ,由动能定理得 子进入磁场 , 做圆周运动的半径 r= ,则 x=2r= ,可见增大 m、 、 q, 3、可 使 A、 1 (2016山西太原模拟 )(多选 )质谱仪的原理如图所示。 从粒子源 的粒子速度很小 ,可以看做初速度为零 ,粒子经过电场加速后进入有界的垂 直纸面向里的匀强磁场区域 ,并沿着半圆周运动而打到照相底片上的 测得 x,则以下说法正确的是 ( ) 考点二 回旋加速器的原理及应用 如图所示 ,D 形盒处于匀强磁场中。 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等 ,粒子经电场加速 ,经磁 场回旋 ,由 ,得 ,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度 形盒半径 与加速电压无关。 典例 2 (多选 )劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器 ,工作原理示意图如图所 示。 置于真空中的 ,两盒间的狭缝很小 ,带 4、电粒子穿过 的时间可忽略。 磁感应强度为 高频交流电频率 为 f,加速电压为 U。 若 m、电荷量为 +q,在加 速器中被加速 ,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。 则下列说 法正确的是 ( ) 2 22q 成正比 次和第 1次经过两 1 和交流电频率 f,该回旋加速器的最大动能不变 答案 子被加速后的最大速度受到 的制约 ,因 v= 22 2 质子离开回旋加速器的最大动能 m42m 2 m、 R、 与加速电压 B、 根据 R= , m ,2 m ,得质子第 2次和第 1次经过两 1, 1 粒子射出时的动能不变 答案 C 带电粒子由加速器的中心附近进入回旋加速器 ,在回旋加速器 2旋加速器是 5、加速带电粒子的装置 ,其主体部分是两个 两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中 ,a、 连接 ,下列说法正确的是 ( ) 中从电场中获得能量 ,带电粒子的运动周期是不变的 ,选项 A、 确 ;由 增大金属盒的半径 ,粒子射出时的动能增大 ,选项 1考点三 几种常见的组合场 带电粒子在组合场中的运动 ,实际上是几个典型运动过程的组合 ,因此 解决这类问题要分段处理 ,找出各段之间的衔接点和相关物理量 ,问题即可 迎刃而解。 常见类型如下 : (1)粒子先在电场中做加速直线运动 ,然后进入磁场做圆周运动。 在电场中 利用动能定理或运动学公式等知识求粒子刚进入磁场时的速度。 (2)粒子先在电场中做类平抛运动 6、 ,然后进入磁场做圆周运动。 在电场中利 用平抛运动规律等知识求粒子进入磁场时的速度。 (1)粒子进入电场时的速度与电场方向相同或相反 ,做匀变速直线运动 (不 计重力 )。 (2)粒子进入电场时的速度方向与电场方向垂直 ,做类平抛运动。 典例 3 如图所示 ,匀强电场区域和匀强磁场区域紧邻且宽度相等 ,均为 d, 电场方向在纸平面内竖直向下 ,而磁场方向垂直纸面向里 ,一带正电粒子从 从 离开电场时 带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半 ,当粒子从磁场右边界 上 点时的速度方向一致 ,已知 d、 带电粒子重力不计 ),求 : (1)粒子从 (2)电场强度 的比值。 答案 (1) (2 7、)析 (1)粒子在电场中偏转时做类平抛运动 ,则垂直电场方向 d=行 电场方向 = t 得 vy= v= 子在磁场中运动时速度大小不变 , 所以粒子从 2)粒子在电场中偏转出 5角 2 t= ,并且 vy= E= 在磁场中做匀速圆周运动 ,如图所示 由几何关系得 R= d 又 ,且 v= B= 解得 =图所示 ,在 的匀强磁 场 , 的匀强磁场 ,一带负电的 粒子从原点 0角斜向上的速度 且在 半径为 R。 则 ( ) 1 沿 R 答案 D 由 r= 可知 ,粒子在 2 2,所以 粒子完成一次周期性运动的时间 t= + = ,所以 粒子第二次射入 l=R+2R=3R,粒 子经偏转不能回到原点 O 8、,所以 3图所示装置中 ,区域 和 中分别有竖直向上和水平向右的匀强电 场 ,电场强度分别为 ; 区域内有垂直纸面向外的水平匀强磁场 ,磁感 应强度为 B。 一质量为 m、带电荷量为 不计重力 )从左边界 点以速度 经水平分界线 点与 60角射入 区域的磁场 ,并垂直竖直边界 区域的匀强电场 中。 求 : 1633E (1)粒子在 区域匀强磁场中运动的轨迹半径 ; (2)O、 (3)粒子从 答案 (1) (2) (3) + 解析 (1)粒子在匀强电场中做类平抛运动 ,设粒子过 v,由类 02(8 3 )抛规律知 v= 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 ,由牛顿第二定律得 m 所以 R= (2)设粒子 9、在电场中运动的时间为 速度为 a。 02 则有 qE=ma v0 0= O、 03 a = (3)设粒子在 区域磁场中运动的时间为 由几何关系知 = 设粒子在 区域电场中运动的时间为 有 a= = 则 =2 = 粒子从 t=t1+t2+ + + = + 1221qE8308 0(8 3 )点四 带电粒子在交变电、磁场中的运功 解决带电粒子在交变电、磁场中的运动问题的基本思路 典例 4 (2016安徽合肥模拟 )如图甲所示 ,带正电粒子以水平速度 金属板 M、 O连续射入电场中。 M、 时间 板间电场可看做是均匀的 ,且两板外无电场。 紧邻 金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场 B,分界线为 属 板间距为 d,长度为 l,磁场的宽度为 d。 已知 :B=510,l=d=0.2 m,每个带正 电粒子的速度 05 m/s,比荷为 =108 C/力忽略不计 ,在每个粒子通 过电场区域的极短时间内 ,电场可视作是恒定不变的。 试求 : (1)带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径 ; (2)带电粒子射出电场时的最大速度 ; (3)带电粒子打在屏幕上的范围。 答案 (1)0.2 m (2) 105 m/s (3)见解析 2 解析 (1)t=0时刻射入电场的带电粒子不被加速 ,进入磁场做圆周运动的 半径。