甘肅省武威第十八中學(xué)人教版高中物理選修3-1課件36帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)4

3.6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【鞏固訓(xùn)練】6．一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a，0)點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60o的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。求磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)S的坐標(biāo)。

yxvvPBSOa解：由幾何關(guān)系得60°由牛頓第二定律得點(diǎn)S的縱坐標(biāo)∴點(diǎn)S的坐標(biāo)裝置原理圖基本原理質(zhì)譜儀回旋加速器將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一電場(chǎng)加速再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于粒子動(dòng)量不同，引起軌跡半徑不同而分開(kāi)，進(jìn)而分析某元素中所含同位素的種類用途：質(zhì)譜儀是一種測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素的儀器．產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)粒子帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例+-+-~vm（1）電場(chǎng)對(duì)粒子加速（狹縫）。（2）磁場(chǎng)對(duì)粒子偏轉(zhuǎn)（D形盒）。（3）勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期與運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)、加速電場(chǎng)周期與圓周運(yùn)動(dòng)周期相同。(經(jīng)過(guò)狹縫的加速時(shí)間很短可忽略)（4）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半徑?jīng)Q定。（5）由于狹義相對(duì)論的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R。若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f。則下列說(shuō)法正確的是（）

A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2πfR B．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小無(wú)關(guān)

C．只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值

D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子

AB有限制加速電場(chǎng)周期與粒子運(yùn)動(dòng)周期不等關(guān)于回旋加速器的工作原理，下列說(shuō)法正確的是：

A．電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋

B．電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子

C．同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由加速電壓決定

D．同一加速器，對(duì)某種確定的粒子，它獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B決定和加速電壓決定

A例7．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，電量為+q的帶電粒子從A處以初速度v0垂直于AO進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好從C處垂直于OC射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與OC平行(OCAD)，最后打在D點(diǎn)，且OD=2OC，若已知m，q，v0，B，不計(jì)重力。（1）粒子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所需時(shí)間為多少？（2）試求粒子抵達(dá)D點(diǎn)的動(dòng)能。

解：（1）粒子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律及得粒子由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)：2r=v0t2得∴粒子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所需時(shí)間（2）粒子由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)：由動(dòng)能定理得D點(diǎn)動(dòng)能裝置原理圖基本原理速度選擇器磁流體發(fā)電機(jī)E和B確定，當(dāng)帶電粒子滿足v=E/B，必做勻速直線運(yùn)動(dòng)，與粒子所帶電量和電性無(wú)關(guān)不僅能選擇速度的大小，還能選擇速度的方向等離子體射入，受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，使兩極板帶正、負(fù)電，兩極電壓為U時(shí)穩(wěn)定。帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例裝置原理圖基本原理電磁流量計(jì)霍爾效應(yīng)在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上的ab兩點(diǎn)間的電壓Uab，就可以知道管中液體的流量qvB=qE=qUab/d，Q=Sv=πdUab/4B當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差。帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒以速度v與水平成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，如微粒在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小、磁感強(qiáng)度大小各是多少?例8．如圖所示，在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電荷量為q