《高二物理选修1第三章：.6带电粒子在匀强磁场中的运动(2)(无答案)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理选修1第三章：.6带电粒子在匀强磁场中的运动(2)(无答案)（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 / 3 第六节带电粒子在匀强磁场中的运动（2） 【课标转述】 通过实验，认识洛伦兹力。会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 【学习目标】 1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。 2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。 3、了解回旋加速器的工作原理。 【学习过程】 回旋加速器： (1)使带电粒子加速的方法有：经过多次直线加速；利用电场和磁场的作用，回旋速。 (2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在的范围内来获得
2、的装置。 (3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。 带电粒子获得的最大能量与 D 形盒有关。 例 1 N 个长度逐渐增大的金属圆筒和一个靶，它们沿轴线排列成一串，如图所示(图中画出五、六个圆筒，作为示意图)。各筒和靶相间地连接到频率为，最大电压值为 U 的正弦交流电源的两端。整个装置放在高真空容器中，圆筒的两底面中心开有小孔。现有一电荷量为 q，质量为 m 的正离子沿轴线射入圆筒，并将在圆筒间及靶间的缝隙处受到电场力的作用而加速(设圆筒内部没有电场)，缝隙的宽度很小，离子穿缝隙的时间可以不计，已知离子进入第一个圆
3、筒左端的速度为 v1，且此时第一、二两个圆筒间的电势差为 U1U2U。为使打在靶上的离子获得最大能量，各个圆筒的长度应满足什么条件？并求出在这种情况下打到靶子上的离子的能量， 解答 粒子在筒内做匀速直线运动，在缝隙处被加速，因此要求粒子穿过每个圆筒的时间均为T2(即12)，N 个圆筒至打在靶上被加速 N 次，每次电场力做的功均为 qU。 只有当离子在各圆筒内穿过的时间都为 tT212时，离子才有可能每次通过筒间缝隙都被加速，这样第一个圆筒的长度 L1v1tv12，当离子通过第一、二个圆筒间的缝隙时，两筒间电压为 U， 离子进入第二个圆筒时的动能就增加了 qU， 所以： E212mv2212mv
4、12qU v22qUmv12 第二个圆筒的长度L2v2t122qUmv12 如此可知离子进入第三个圆筒时的动能 E3E212mv3212mv22qU12mv122qU 速度 v34qUmv12 第三个圆筒长度 L3124qUmv12 离子进入第 n 个圆筒时的动能 EN12mvN212mv12(N1)qU 速度 vN2(N1)qUmv12 第N个圆筒的长度LN122(N1)qUmv12 此时打到靶上离子的动能EkENqU12mv12NqU 例 2 已知回旋加速器中 D 形盒内匀强磁场的磁感应强度 B1.5T，D 形盒的半径为 R60 cm，两盒间电压 U2104 V，今将粒子从间隙中心某处向
5、D 形盒内近似等于零的初速度， 2 / 3 垂直于半径的方向射入，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值。 解答 带电粒子在做圆周运动时，其周期与速度和半径无关，每一周期被加速两次，每次加速获得能量为 qU，根据 D 形盒的半径得到粒子获得的最大能量，即可求出加速次数，可知经历了几个周期，从而求总出时间。 粒子在 D 形盒中运动的最大半径为 R 则 RmvmqB ， vmqBRm 则其最大动能为 Ekm12mvm2(qBR)22m 粒子被加速的次数为 nEkmqUq (BR)22mU 则粒子在加速器内运行的总时间为： tnT2q (BR)22mUmqB4.3105s 带电粒子在匀强磁场中的运动
6、当堂达标 2 1.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（ ） A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C.只有电场能对带电粒子起加速作用 D.磁场的作用是使带电粒子在 D 形盒中做匀速圆周运动 2.在回旋加速器内，带电粒子在半圆形盒内经过半个周期所需的时间与下列哪个量有关 A.带电粒子运动的速度 B.带电粒子运动的轨道半径 C.带电粒子的质量和电荷量 D.带电粒子的电荷量和动量 3.加速器使某种粒子的能量达到 15MeV，这个能量是指粒子的（ ） A.势能 B.动能 C.内能 D.电能 4.下列关于回旋加速器的说法中，正确的是（ ） A.回旋加速器一
7、次只能加速一种带电粒子 B.回旋加速器一次最多只能加速两种带电粒子 C.回旋加速器一次可以加速多种带电粒子 D.回旋加速器可以同时加速一对电荷量和质量都相等的正离子和负离子 5.用回旋加速器分别加速粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个 D 形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（ ） A1：1 B.1：2 C.2：1 D.1：3 6.如图所示,一束带电粒子沿同一方向垂直射入磁感应强度为 B的匀强磁场,设重力不计,在磁场中的轨迹分成 1 和 2 两条,那么它们速度 v 动量 p、 电荷量 q 比荷q/m 之间的关系可以肯定的是 ( ) A如果 q1/m1 = 2q2/m2 则 v1=v2 B
8、如果 q1/m1 2q2/m2 则 v1=v2 C如果 q1=q2, 则 p1p2.都带正电 D如果 p1=p2 则 q1q2.都带负电 7.一电子在匀强磁场中,以固定的正电荷为圆心,在圆形轨道上运动.磁场方向垂直它的运动平面,电场力恰是磁场力的三倍.设电子电荷量为 e,质量为 m.磁感应强度为 B.那么电子运动的角速度应当是 ( ) 8.一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每小段都可以近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变),从图中情况可以确定( ) A粒子从 a 到 b,带正电 B粒子从 b 到 a,带正电 C
9、粒子从 a 到 b.带负电 D粒子从 b 到 a,带负电 9.月球上的磁场极其微弱,探测器通过测量运动电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布，如图所示是探测器通过月球 A、B、C、D 四个位置时,电子运动轨道的照片,设电子速率均为 90m/s 相同,且与磁场方向垂直,其中磁场最强的是位置.图A 中电子轨道半径为 10cm，由公式 R= mv/qB 知，A 点的磁感应强度为 T.（电子荷质比为 1.81011c/kg） 10在回旋加速器中,下列说法不正确的是( ) A电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋 B电场和磁场同时用来加速带电粒子 C在交流电压一定的条件下,回旋加速器的半径越大,
10、同一带电粒子获得的动能越大 D同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关 11如图所示，一导电金属板置于匀强磁场中，当电流方向向上时，金属板两侧电子多少及电势高低，判断正确的是（ ） A左侧电子较多，左侧电势较高 B左侧电子较多，右侧电势较高 C右侧电子较多，左侧电势较高 D右侧电子较多，右侧电势较高 12.一个带正电的微粒（不计重力）穿过如图中匀强电场和匀强磁场第 6 题 第题 第 2 题 3 / 3 区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是 （ ） A增大电荷质量 B增大电荷电量 C减少入射速度 D增大磁感应强度 E减少电场强度 13用同一回旋加速器分别对质子和氚核(H31)加速后（ ） A质子获得的动能大于氚核获得的动能 B质子获得的动能等于氚核获得的动能 C质子获得的动能小于氚核获得的动能 D质子获得的 【课后反思】
