2020版高考物理二轮复习浙江专用 第7讲　带电粒子在复合场中的运动（46张PPT课件+学案）

课件46张PPT。第7讲　带电粒子在复合场中的 运动第一部分　专题三　电场与磁场题型1　带电粒子在复合场中运动的应用实例题型2　带电粒子在组合场中的运动题型3　带电粒子在叠加场中的运动带电粒子在复合场中运动的应用实例题型11.质谱仪(如图甲)2.回旋加速器(如图乙)3.速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件一般以单个带电粒子为研究对象，在洛伦兹力和电场力平衡时做匀速直线运动达到稳定状态，从而求出相应的物理量，区别见下表.例1　(2019·北京市东城区上学期期末)高能粒子是现代粒子散射实验中的炮弹，加速器是加速粒子的重要工具，是核科学研究的重要平台.质子回旋加速器是利用电场和磁场共同作用，使质子做回旋运动，在运动中通过高频电场反复加速、获得能量的装置.质子回旋加速器的工作原理如图(a)所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速质子( )的 质量为m，电荷量为＋q.加在狭缝间的交变电压如图(b)所示，电压的大小为U0、周期T0＝ .为了简化研究，假设有一束质子从M板上A处小孔均匀地飘入狭缝，其初速度视为零. (1)求质子在磁场中的轨迹半径为r(已知) 时的动能Ek；(2)请你计算质子从飘入狭缝至动能达到Ek[问题(1)中的动能]所需要的时间；(不考虑质子间的相互作用，假设质子每次经过狭缝均做加速运动)解析　设质子被加速n次后达到最大动能，则有Ek＝nqU0，设在磁场中做圆周运动的周期为T，某时刻质子的速度为v′，半径为r′(3)若用该装置加速氦核( )，需要对偏转磁场或交变电压作出哪些调整？(只需说明调整方法，不需计算)答案　方案一：增大磁感应强度B，使得氦核圆周运动的周期等于上述电场的周期即可. 方案二：增大交变电场的周期，使得电场的周期等于氦核圆周运动的周期.解析　氦核的比荷与质子不同，要实现每次通过电场都被加速，需要保证交变电场的周期与磁场中圆周运动的周期相同，粒子在磁场中的圆周运动周期T＝ ，氦核的比荷大于质子，圆周运动周期比质子的大 方案一：增大磁感应强度B，使得氦核圆周运动的周期等于上述电场的周期即可. 方案二：增大交变电场的周期，使得电场的周期等于氦核圆周运动的周期.拓展训练1　(2019·山东济南市上学期期末)质谱仪可利用电场和磁场将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用.如图所示，虚线上方有两条半径分别为R和r(R>r)的半圆形边界，分别与虚线相交于A、B、C、D点，圆心均为虚线上的O点，C、D间有一荧光屏.虚线上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B.虚线下方有一电压可调的加速电场，离子源发出的某一正离子由静止开始经电场加速后，从AB的中点垂直进入磁场，离子打在荧光屏上时会被吸收.当加速电压为U时，离子恰能打在荧光屏的中点.不计离子的重力及电、磁场的边缘效应.求： (1)离子的比荷；(2)离子在磁场中运动的时间；(3)能使离子打在荧光屏上的加速电压范围.带电粒子在组合场中的运动题型21.两大偏转对比2.思维流程(1)在磁场中运动时距x轴的最大距离；答案　0.4 m　解得半径R＝0.2 m，粒子在磁场中运动时，到x轴的最大距离ym＝2R＝0.4 m(2)连续两次通过电场边界MN所需的时间；解析　如图甲所示，时间内做匀速圆周运动至A点，接着沿－y方向做匀速直线运动直至电场边界C点，进入电场后做匀减速运动至D点，接下来，粒子沿＋y轴方向匀速运动至A所需时间仍为t1，磁场刚好恢复，粒子将在洛伦兹力的作用下从A做匀速圆周运动，再经 ×10－5 s时间，粒子将运动到F点，此后将重复前面的运动过程.所以粒子连续通过电场边界MN有两种可能：(3)最终打在挡板上的位置到电场边界MN的垂直距离.解析　由(2)可知，粒子每完成一次周期性的运动，将向－x方 ... ...