2019-2020年高三物理 专题五 应用复习讲义

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1、2019-2020年高三物理专题五应用复习讲义【达标指要】1．理解速度选择器、等离子发电机、回旋加速器等工作原理2．应用电学、力学基本原理解决实际问题【名题精析】dU图11-5-1例1：回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的离子电荷量为q，质量为m粒子最大回转半径Rm，其运动轨迹如图11-5-1所示．问：（1

2、）盒内有无电场？（2）离子在盒内做何种运动？（3）所加交流电频率应是多大，离子角速度为多大？（4）离子离开加速器时速度多大，最大动能为多少？（5）设两D形盒的电势差为U，盒间距离为d，其电场均匀，求加速到上述能量所需时间．分析与解：（1）扁盒由金属导体制成，具有屏蔽外电场作用，盒内无电场．（2）带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大．（3）离子在电场中运动时间极短，因此高频交流电压频率要符合离子回旋频率．，回旋频率，角速度（4）设离子最大回旋半径为Rm，所以Rm＝，．最大动能（5）离子每旋转一周增加能量2qU．提高

3、到Ekm的旋转次数为在磁场中运动的时间若忽略离子在电场中运动时间，t磁可视为总时间，若考虑离子在电场中运动时间，在D形盒两窄缝间的运动可视为初速为零的匀加速直线运动，粒子在加速过程中的总时间，通常t电<

4、液态钠且电流方向与B垂直．设导管截面高为a，宽为b，导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子向前推进，整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件都是固定不动的．（1）在图中标出液态钠受磁场驱动力的方向．（2）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式．（3）设液态钠中每个自由电荷所带电量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数n，求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率．分析与解：液态钠受安培力F

5、＝BIl产生压强；由电流的定义式求解电荷定向移动的平均速率．（1）磁场驱动力F方向沿导管水平向里且与B、I均垂直．（2）由安培力公式计算得液态钠所受磁场力为F＝BIa在垂直于导管横截面上所产生得附加压强得：由电流强度定义式得在时间t内通过得总电量Q＝nqblt得：参与导电得自由电荷定向移动得平均速率＝【思路点拨】例1中，扁形盒由金属导体制成，扁形盒可屏蔽外电场，盒内只有磁场而无电场，带电粒子在扁形盒内做匀速圆周运动，在窄缝间做匀加速运动，由于离子在电场内运动时间极短，要使粒子每次在窄缝间都得到加速，交流电压频率必须等于离子在扁

6、形盒内运动的回旋频率．由R＝，可求出最大回旋半径所对应的最大动能，粒子每旋转一周两次通过窄缝，旋转一周增加能量2qU．根据求得的最大能量便可求得粒子在磁场中旋转次数n，离子在磁场中运动时间即为nT，在旋转n次过程中，离子在D形盒的两窄缝间通过路程为2nd，每次通过时离子加速度未变，离子通过2nd的整个过程可视为初速为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动公式又可求出离子在两窄缝间运动时间．例2立足于现代科技的应用，考查安培力和电路分析的能力．【益智演练】1．如图11-5-3示，连接平行金属板P1和P2（板面垂直于纸面）的导线的一

7、部分CD和另一连接电池的回路的一部分GH平，CD和GH均在纸平面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线将受到力的作用．（）A．等离子体从右方射入时，CD受力的方向背离GHB．等离子体从右方射入时，CD受力的方向指向GH上下右左O图11-5-4C．等离子体从左方射入时，CD受力的方向背离GHD．等离子体从左方射入时，CD受力的方向指向GHP1P2CG+-右左DH图11-5-32．磁环上的线圈通以图示11-5-4方向的电流时，线圈中心处O的磁感应强度的方向是（）A．向上B．向下C

8、．向右D．向左图11-5-53．长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图11-5-5所示，则下面说法中正确的是（）A．金属块上、下表面电势相等B．金属块上表面电势高于下表面电势C．金属块上表面电势低于下表面电势D．无法比较上、下表面的电势高低4．电磁流量计广泛应用于