浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時

第21課時帶電粒子在復合場中的運動第21課時帶電粒子在復合場中的運動疑難點一回旋加速器和質(zhì)譜儀1.質(zhì)譜儀的原理圖1疑難點一回旋加速器和質(zhì)譜儀圖1浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時2.回旋加速器的原理圖22.回旋加速器的原理圖2【練1】

如圖3甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒。在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷正確的是(

)圖3【練1】如圖3甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖A.在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＜t3－t2＜t2－t1B.加速電壓越大，粒子最后獲得的動能就越大C.粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動能一定越大D.要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的面積A.在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＜t3－t2＜t2－t1答案D答案D疑難點二帶電粒子在組合場中的運動“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較

電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以v⊥E進入勻強電場(不計重力)帶電粒子以v⊥B進入勻強磁場(不計重力)受力情況只受恒定的電場力F＝Eq只受大小恒定的洛倫茲力F＝qvB運動情況類平拋運動勻速圓周運動疑難點二帶電粒子在組合場中的運動

電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時【練2】

如圖4所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L。兩板間存在兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN為理想分界面，Ⅰ區(qū)的磁感應(yīng)強度為B0，方向垂直紙面向外。A1、A2上各有位置正對的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L。質(zhì)量為m、電量為＋q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強電場由靜止加速后，沿水平方向從S1進入Ⅰ區(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點，再進入Ⅱ區(qū)，P點與A1板的距離是L的k倍，不計重力，碰到擋板的粒子不予考慮?！揪?】如圖4所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間(1)若k＝1，求勻強電場的電場強度E；(2)若2<k<3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場中的速度大小v與k的關(guān)系式和Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強度B與k的關(guān)系式。圖4(1)若k＝1，求勻強電場的電場強度E；圖4浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時(2)由于P距離A1為kL，且2＜k＜3，粒子從S2水平飛出，該粒子運動軌跡如圖所示，則根據(jù)S1到界線處的軌跡有：(2)由于P距離A1為kL，且2＜k＜3，粒子從S2水平飛出浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時疑難點三帶電粒子在疊加場中的運動疑難點三帶電粒子在疊加場中的運動【練3】

(多選)如圖5所示，虛線框中存在垂直紙面向外的勻強磁場B和平行紙面且與豎直平面夾角為45°的斜向下的勻強電場E，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電的小球在高為h處的P點從靜止開始自由下落，當小球運動到復合場內(nèi)時剛好做直線運動，那么(

)圖5【練3】(多選)如圖5所示，虛線框中存在垂直紙面向外的勻強解析小球在復合場中受到豎直向下的重力、與電場強度方向相反的電場力和水平向右的洛倫茲力的作用，如圖所示。其中重力和電場力是恒力，而洛倫茲力的大小與小球的速度大小成正比，若小球做的是變速運動，那解析小球在復合場中受到豎直向下的重力、與電場強度方向相反的答案AB答案AB[真題示例]【例1】

(2015·10月浙江選考)如圖6是水平放置的小型粒子加速器的原理示意圖，區(qū)域Ⅰ和Ⅱ存在方向垂直紙面向里的勻強磁場B1和B2，長L＝1.0m的區(qū)域Ⅲ存在場強大小E＝5.0×104V/m、方向水平向右的勻強電場。區(qū)域Ⅲ中間上方有一離子源S，水平向左發(fā)射動能Ek0＝4.0×104eV的氘核，氘核最終從區(qū)域Ⅱ下方的P點水平射出。S、P兩點間的高度差h＝0.10m。[真題示例]【例1】(2015·10月浙江選考)如圖6是水圖6圖6(1)求氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出時的動能Ek2；(2)若B1＝1.0T，要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出，求區(qū)域Ⅰ的最小寬度d；(3)若B1＝1.0T，要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出，求區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強度B2。解析(1)由動能定理W＝Ek2－Ek0電場力做功W＝qE·2L得Ek2＝Ek0＋qE·2L＝1.4×105eV＝2.24×10－14J(1)求氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出時的動能Ek2；浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時(3)氘核運動軌跡如圖所示答案(1)2.24×10－14J

(2)0.06m

(3)1.2T(3)氘核運動軌跡如圖所示答案(1)2.24×10－14(1)當區(qū)域Ⅰ加電場、區(qū)域Ⅱ不加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加電場的最大值Emax；(2)當區(qū)域Ⅰ不加電場、區(qū)域Ⅱ加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加磁場的最大值Bmax；(1)當區(qū)域Ⅰ加電場、區(qū)域Ⅱ不加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子(3)當區(qū)域Ⅰ加電場E小于(1)中的Emax，質(zhì)子束進入?yún)^(qū)域Ⅱ和離開區(qū)域Ⅱ的位置等高，求區(qū)域Ⅱ中的磁場B與區(qū)域Ⅰ中的電場E之間的關(guān)系式。圖7(3)當區(qū)域Ⅰ加電場E小于(1)中的Emax，質(zhì)子束進入?yún)^(qū)域浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時[沖刺訓練]1.(多選)粒子回旋加速器的工作原理如圖8所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電源的頻率為f，加速電場的電壓為U，若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為＋e，在加速器中被加速。不考慮相對論效應(yīng)，則下列說法正確的是(

)圖8[沖刺訓練]1.(多選)粒子回旋加速器的工作原理如圖8所示，浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時答案CD答案CD2.如圖9所示的平面直角坐標系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強電場，方向沿y軸正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長為L，且ab邊與y軸平行。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0，h)點，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a(2h，0)點進入第Ⅳ象限，又經(jīng)過磁場從y軸上的某點進入第Ⅲ象限，且速度與y軸負方向成45°角，不計粒子所受的重力。求：2.如圖9所示的平面直角坐標系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y(1)電場強度E的大??；(2)粒子到達a點時速度的大小和方向；(3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值。圖9(1)電場強度E的大??；圖9浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時圖10圖10(1)N點的坐標；(2)圓形磁場的最小面積。(1)N點的坐標；浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時第21課時帶電粒子在復合場中的運動第21課時帶電粒子在復合場中的運動疑難點一回旋加速器和質(zhì)譜儀1.質(zhì)譜儀的原理圖1疑難點一回旋加速器和質(zhì)譜儀圖1浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時2.回旋加速器的原理圖22.回旋加速器的原理圖2【練1】

如圖3甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒。在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷正確的是(

)圖3【練1】如圖3甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖A.在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＜t3－t2＜t2－t1B.加速電壓越大，粒子最后獲得的動能就越大C.粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動能一定越大D.要想粒子獲得的最大動能增大，可增加D形盒的面積A.在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＜t3－t2＜t2－t1答案D答案D疑難點二帶電粒子在組合場中的運動“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”的比較

電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電粒子以v⊥E進入勻強電場(不計重力)帶電粒子以v⊥B進入勻強磁場(不計重力)受力情況只受恒定的電場力F＝Eq只受大小恒定的洛倫茲力F＝qvB運動情況類平拋運動勻速圓周運動疑難點二帶電粒子在組合場中的運動

電偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)條件帶電浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時【練2】

如圖4所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L。兩板間存在兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN為理想分界面，Ⅰ區(qū)的磁感應(yīng)強度為B0，方向垂直紙面向外。A1、A2上各有位置正對的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L。質(zhì)量為m、電量為＋q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強電場由靜止加速后，沿水平方向從S1進入Ⅰ區(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點，再進入Ⅱ區(qū)，P點與A1板的距離是L的k倍，不計重力，碰到擋板的粒子不予考慮。【練2】如圖4所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間(1)若k＝1，求勻強電場的電場強度E；(2)若2<k<3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場中的速度大小v與k的關(guān)系式和Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強度B與k的關(guān)系式。圖4(1)若k＝1，求勻強電場的電場強度E；圖4浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時(2)由于P距離A1為kL，且2＜k＜3，粒子從S2水平飛出，該粒子運動軌跡如圖所示，則根據(jù)S1到界線處的軌跡有：(2)由于P距離A1為kL，且2＜k＜3，粒子從S2水平飛出浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時疑難點三帶電粒子在疊加場中的運動疑難點三帶電粒子在疊加場中的運動【練3】

(多選)如圖5所示，虛線框中存在垂直紙面向外的勻強磁場B和平行紙面且與豎直平面夾角為45°的斜向下的勻強電場E，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電的小球在高為h處的P點從靜止開始自由下落，當小球運動到復合場內(nèi)時剛好做直線運動，那么(

)圖5【練3】(多選)如圖5所示，虛線框中存在垂直紙面向外的勻強解析小球在復合場中受到豎直向下的重力、與電場強度方向相反的電場力和水平向右的洛倫茲力的作用，如圖所示。其中重力和電場力是恒力，而洛倫茲力的大小與小球的速度大小成正比，若小球做的是變速運動，那解析小球在復合場中受到豎直向下的重力、與電場強度方向相反的答案AB答案AB[真題示例]【例1】

(2015·10月浙江選考)如圖6是水平放置的小型粒子加速器的原理示意圖，區(qū)域Ⅰ和Ⅱ存在方向垂直紙面向里的勻強磁場B1和B2，長L＝1.0m的區(qū)域Ⅲ存在場強大小E＝5.0×104V/m、方向水平向右的勻強電場。區(qū)域Ⅲ中間上方有一離子源S，水平向左發(fā)射動能Ek0＝4.0×104eV的氘核，氘核最終從區(qū)域Ⅱ下方的P點水平射出。S、P兩點間的高度差h＝0.10m。[真題示例]【例1】(2015·10月浙江選考)如圖6是水圖6圖6(1)求氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出時的動能Ek2；(2)若B1＝1.0T，要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出，求區(qū)域Ⅰ的最小寬度d；(3)若B1＝1.0T，要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出，求區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強度B2。解析(1)由動能定理W＝Ek2－Ek0電場力做功W＝qE·2L得Ek2＝Ek0＋qE·2L＝1.4×105eV＝2.24×10－14J(1)求氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出時的動能Ek2；浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時(3)氘核運動軌跡如圖所示答案(1)2.24×10－14J

(2)0.06m

(3)1.2T(3)氘核運動軌跡如圖所示答案(1)2.24×10－14(1)當區(qū)域Ⅰ加電場、區(qū)域Ⅱ不加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加電場的最大值Emax；(2)當區(qū)域Ⅰ不加電場、區(qū)域Ⅱ加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加磁場的最大值Bmax；(1)當區(qū)域Ⅰ加電場、區(qū)域Ⅱ不加磁場時，求能在屏上探測到質(zhì)子(3)當區(qū)域Ⅰ加電場E小于(1)中的Emax，質(zhì)子束進入?yún)^(qū)域Ⅱ和離開區(qū)域Ⅱ的位置等高，求區(qū)域Ⅱ中的磁場B與區(qū)域Ⅰ中的電場E之間的關(guān)系式。圖7(3)當區(qū)域Ⅰ加電場E小于(1)中的Emax，質(zhì)子束進入?yún)^(qū)域浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時浙江物理選考高分突破專題復習課件-專題六-磁場-第21課時[沖刺訓練]1.(多選)粒子回旋加速器的工作原理如圖8所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電源的頻率為f，加