(
课件网) 专题5 带电粒子在复合场中的运动 第十章 2023 内容索引 01 02 强基础 增分策略 增素能 精准突破 强基础 增分策略 一、常见的科学实验仪器 均属于组合场或复合场问题 1.质谱仪 (1)构造:如图所示,由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。 2.回旋加速器 (1)构造:如图所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源,D形盒处于匀强磁场中。 (2)原理:交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子经电场加速,经磁场回旋,由 ,可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径R决定,与加速电压无关。 3.除了上面两种之外,还有电磁流量计、速度选择器、磁流体发电、霍尔传感器等。 易错辨析 (1)用质谱仪可测量带电粒子的荷质比。( ) (2)加在回旋加速器的交流电源的电压越大,带电粒子最终获得的速度越大。( ) √ × 应用提升1.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示,它的核心部分是两个D形金属,两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成匀强电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核 和α粒子 ,比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有( ) A.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大 B.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小 C.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小 D.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大 答案 B 2.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器,速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为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下方有磁感应强度为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 D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P, 粒子的比荷越小 答案 ABC 解析 由加速电场可知粒子所受电场力向下,即粒子带正电,在速度选择器中,电场力水平向右,洛伦兹力水平向左,因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外,B正确;粒子经过速度选择器时满足qE=qvB,可知能通过狭缝P的 二、带电粒子在复合场中的运动 1.复合场与组合场释义 复合场:电场、 、重力场共存,或其中某两场共存。 组合场:电场与磁场各位于一定的区域内,并不重叠或在同一区域,电场、磁场 出现。 磁场 交替 2.运动分类 (1)静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合力为 时,将处于静止状态或做匀速直线运动。 (2)匀速圆周运动 当带电粒子所受的 与 大小相等、方向相反时,带电粒子在 的作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动。 零 重力 电场力 洛伦兹力 一般用功能关系或运动合成和分解方法分析求解 (3)非匀变速曲线运动 当带电粒子所受的合力的大小和方向均变化,且与初速度方向不在同一条直线上时,粒子做非匀变速曲线运动,这时粒子运动轨迹既不是圆弧,也不是拋物线。 (4)分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的复合场区域,其运动情况随区域发生变化,其运动过程由几种不同的运动阶段组成。 易错辨析 (3)带电粒子在复合场中运动时,要关注是否受重力作用。( ) (4)带电粒子在复合场中做匀变速直线运动时,可能受洛伦兹力作用。( ) (5)带电粒子在复合场中做圆周运动时,一定是重力和电场力平衡,洛伦兹力提供向心 ... ...
