定稿带电粒子在复合场中运动的应用实例

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1、☆江安中学高二物理活动单★☆磁场★第8节带电粒子在复合场中运动的应用实例活动一：速度选择器1．如图所示，速度为v0、电荷量为q的正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，则（）A．若改为电荷量－q的离子，将往上偏（其它条件不变）B．若速度变为2v0将往上偏（其它条件不变）C．若改为电荷量＋2q的离子，将往下偏（其它条件不变）D．若速度变为v0/2将往下偏（其它条件不变）2．图中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间

2、。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是（）A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外归纳小结：活动二：质谱仪3．如图为质谱仪原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器。选择器中存在相互垂直的匀强电场

3、和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右。已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。可测量出G、H间的距离为l。带电粒子的重力可忽略不计。求：（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小。（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向。（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小。磁场@第6页（共6页）☆江安中学高二物理活动单★☆磁场★4．图是质谱议的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，

4、进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小[来归纳小结：活动三：回旋加速器5．回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，它的工作原理是在匀强磁场中带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。回旋加速器的核心部分是两个D型金

5、属扁盒，如图12所示，盒正中间有一条窄缝，在两个D型盒之间加交变电压，于是在缝隙中形成交变电场，由于屏蔽作用，在D型盒内部电场很弱。D型盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D型盒的底面。只要在缝隙中的交变电场的频率不变，便可保证粒子每次通过缝隙时总被加速，粒子的轨道不断增大，并逐渐靠近D型盒边缘。当达到预期的速率后，再用特殊的装置将它引出。在D型盒上半面中心出口A处有一正离子源，正离子的带电量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B（加速时的时间很短，在考虑交变电场周期时可

6、不予以考虑，正离子从离子源出发时初速为零），请回答：A（1）证明带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，运动周期与速度无关。（2）上述交变电场的频率不变，其频率为多大？（3）求离子在下半盒中第1条和第k条轨道的半径之比。（4）设D型盒的半径为R，试求离子能获得的最大动能为多少？磁场@第6页（共6页）☆江安中学高二物理活动单★☆磁场★6．回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图所示．下列说法正确的是(　　)A．粒子在磁场中做匀速圆周运动B．粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用

7、时间少C．粒子的轨道半径与它被电场加速的次数成正比D．粒子的运动周期和运动速率成正比归纳小结：活动四：磁流体发电机7．目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)沿图所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是(　　)A．A板带正电B．有电流从b经用电器流向aC．金属板A、B间的电场方向向下D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受

8、静电力8．磁流体发电是一项新兴技术．它可以把气体的内能直接转化为电能．如图是它的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为B．将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大世正、负带电粒子)垂直于B的方向喷入磁场，每个离子的速度为v，电荷量大小为q，A、B两扳间距为d，稳定