高三物理一輪復習 第九章 第3單元 磁場對運動電荷的作用（3）學案（無答案）（選修3-1）.doc

第九章 第3單元 磁場對運動電荷的作用（3）【學習目標】掌握洛侖茲力的實際應用，學會提煉物理模型【自主學習】 1、粒子速度選擇器M如圖所示，a、b是位于真空中的平行金屬板，a板帶正電，b板帶負電，兩板間的電場為勻強電場，場強為E。同時在兩板之間的空間中加勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度為B。一束帶電粒子以大小為v的速度從左邊S處沿圖中虛線方向入射，當 時，即 時，粒子將能通過M孔，從平行金屬板中飛出。2、電視顯像管的工作原理電視顯像管是應用電子束 (電偏轉、磁偏轉)的原理來工作的，使電子束偏轉的 (電場、磁場)是由兩對偏轉線圈產生的顯像管工作時，由陰極發(fā)射電子束，利用磁場來使電子束偏轉，實現電視技術中的 ，使整個熒光屏都在發(fā)光【例1】如圖所示，為電視機顯像管及其偏轉線圈L的示意圖如果發(fā)現電視畫面的幅度比正常時偏小，不可能是下列哪些原因引起的( )A電子槍發(fā)射能力減弱，電子數減小B加速電場的電壓過高，電子速率偏大C偏轉線圈匝間短路，線圈匝數減小 D偏轉線圈的電流過小，偏轉磁場減弱3、質譜儀(1)構造：如圖所示，由粒子源、 、 和照相底片等構成(2)原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據動能定理可得 粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉，做勻速圓周運動，根據牛頓第二定律得 .由兩式可得出需要研究的物理量如：粒子軌道半徑r= 、粒子質量m= 、比荷：q/m= 。4、回旋加速器(1)構造：如圖所示，D1、D2是半圓金屬盒，D形盒的縫隙處接 電源D形盒處于勻強磁場中(2)原理：交流電的周期和 相等，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經過D形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由 ，得Ekm ，可見粒子獲得的最大動能由 和D形盒半徑R決定，與加速電壓 【例2】1932年，勞倫斯和利文斯頓設計出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直A處粒子源產生的粒子，質量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對論效應和重力作用(1)求粒子第2次和第1次經過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t；5、磁流體發(fā)電機【例3】沿水平方向放置的平行金屬板的間距為d，兩板之間是磁感應強度為B的勻強磁場，如圖所示，一束在高溫下電離的氣體（等離子體），以v射入磁場區(qū)，在兩板上會聚集電荷出現電勢差，求：（1）M、N兩板各聚集何種電荷？（2）M、N兩板間電勢差可達多大？6、電磁流量計【例4】如圖所示為一電磁流量計的示意圖，截面為正方形的非磁性管，其每邊長為d，內有導電液體流動，在垂直液體流動方向加一指向紙里的勻強磁場，磁感應強度為B。現測得液體a、b兩點間的電勢差為U，求管內導電流體的流量Q。7、霍爾效應【例5】如圖所示，厚度為h，寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中。當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應。實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關系為U=KIB/d。式中的比例系數K稱為霍爾系數。設電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面A的電勢 下側面A的電勢（2）電子所受的洛倫茲力的大小為 ；（3）當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為 ；（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數為K=1/ne，其中n代表導體板單位體積中自由電子的個數?！菊n后訓練】1、如圖，沒有磁場時，顯像管內電子束打在熒光屏正中的O點，加磁場后電子束打在熒光屏O點上方的P點，則所加磁場的方向可能是()A垂直于紙面向內 B垂直于紙面向外C平行于紙面向上 D平行于紙面向下2、在動脈血管左右兩側加有勻強磁場，上下兩側安裝電極并連接電壓表，設血管直徑是2.0mm，磁場的磁感應強度為0.080T，電壓表測出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為 m/s。（取兩位有效數字）。3、初速為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則( )A電子將向右偏轉，速率不變 B電子將向左偏轉，速率改變C電子將向左偏轉，速率不變 D電子將向右偏轉，速率改變4、如圖所示，正方形區(qū)域abcd中充滿勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里。一個氫核從ad邊的中點m沿著既垂直于ad邊又垂直于磁場的方向，以一定速度射入磁場，正好從ab邊中點n射出磁場。若將磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則這個氫核射出磁場的位置是（ ）A、在b、n之間某點 B、在n、a之間某點C、a點 D、在a、m之間某點5、如圖所示，在一矩形區(qū)域內，不加磁場時，不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時間為t.若加上磁感應強度為B水平向外的勻強磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時偏離原方向60，利用以上數據可求出下列物理量中的()A帶電粒子的比荷 B帶電粒子在磁場中運動的周期C帶電粒子的初速度 D帶電粒子在磁場中運動的半徑6、長方體金屬塊放在勻強磁場中，有電流通過金屬塊，如圖所示，則下列說法正確的是（ ）A、金屬塊上下表面電勢相等B、金屬塊上表面電勢高于下表面電勢C、金屬塊上表面電勢低于下表面電勢 D、無法比較金屬塊上下表面電勢高低7、如圖所示為質譜儀的示意圖。速度選擇器部分的勻強電場場強E=1.2105V/m，勻強磁場的磁感強度為B1=0.6T。偏轉分離器的磁感強度為B2=0.8T。求：（1）能通過速度選擇器的粒子速度多大？（2）質子和氘核進入偏轉分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離之比為多少？8、電視機顯象管的工作原理的示意圖如圖所示，陰極K發(fā)射的電子束（初速度可視為零）經高壓加速電壓U加速后正對圓心進入磁感應強度為B，半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)，偏轉后打在熒光屏P上。若電子的荷質比為k，那么電子通過圓形磁場區(qū)過程的偏轉角是多少？9、如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質量