高考物理一轮复习第九章磁场第3讲带电粒子在复合场中

3．回旋加速器 (1)组成： 如图所示， 两个 D 形盒(静电屏蔽作用)， 大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝 间可形成电场．
电场 用来对粒子(质子、α (2)作用：_______ 磁场 用来使粒子回 粒子等 )加速， ________
旋从而能反复加速．
(3)加速原理 ①回旋加速器中所加交变电压的频率 f 与带电粒子做匀速圆 qB 1 2πm 周运动的频率相等，f＝ ＝________ ； T 1 ②回旋加速器最后使粒子得到的能量，可由公式 Ek＝ mv2 2 q2B2R2 2m 来计算， ＝________ 在粒子电荷量、 质量 m 和磁感应强度 B 一定的情况下， 回旋加速器的半径 R 越大， 粒子的能量就越 大．
装置
原理图
规律 电流方向与匀强磁场方向垂直的 载流导体，在与电流、磁场方向均
A．质子被加速后的最大速度不可能超过 2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变 电流 D．不改变 B 和 f，该回旋加速器也能用于加速 α 粒子
2πR 1 提示：选 A.由 T＝ v ，T＝ ，可得质子被加速后的最大速 f 度为 2πfR，其不可能超过 2πfR，质子被加速后的最大速度 与加速电场的电压大小无关，选项 A 正确、B 错误；高频电 源可以使用正弦式交变电流， 选项 C 错误； 要加速 α 粒子， 高频交流电周期必须变为 α 粒子在其中做圆周运动的周期， 即 T＝ 2πmα ，故 D 错误． qα B
洛伦兹力在科技中的应用 【知识提炼】 常见科学仪器的原理 装置 速度选 择器 原理图 规律 E 若 qv0B＝Eq，即 v0＝B，粒子做匀 速直线运动
装置
原理图
规律 等离子体射入，受洛伦兹力偏转，
磁流体 发电机
使两极板带正、负电荷，两极板间 U 电压为 U 时稳定，q ＝qv0B，U＝ d v0Bd
为零 时，将处于静止状态或做匀速直线运动． _______ 重力 与_______ 电场力 大小 (2)匀速圆周运动： 当带电粒子所受的_______
洛伦兹力 的作用下，在垂 相等、方向相反时，带电粒子在__________
直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动．
(3)非匀变速曲线运动： 当带电粒子所受的合外力的大小和方 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，也不是抛 物线．
(5)粒子在回旋加速器中做圆周运动的半径、 周期都随粒子速 度的增大而增大．( × ) (6) 在速度选择器中做匀速直线运动的粒子的比荷可能不 同．( √ )
做一做 (2018· 江苏常州高级中学高三月考)回旋加 速器是加速带电粒子的装置，其核心部分 是分别与高频交流电源两极相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性 变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得 到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如 图所示．设 D 形盒半径为 R.若用回旋加速器加速质子时， 匀强磁场的磁感应强度为 B，高频交流电频率为 f.则下列说 法正确的是( )
BLv ． 达到的最大电势差 U＝______
5．电磁流量计 工作原理： 如图所示， 圆形导管直径为 d， 用非磁性材料制成， 导电液体在管中向左 流动，导电液体中的自由电荷 (正、负离 子)，在洛伦兹力的作用下发生偏转，a、b 间出现电势差， 形成电场， 当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时， a、 U U Bd ， b 间的电势差就保持稳定， 即： qvB＝qE＝q d ， 所以 v＝____
第九章
磁 场
第3讲 带电粒子在复合场中的运动
【基础梳理】 一、带电粒子在复合场中的运动 1．复合场的分类
磁场 (1)叠加场：电场、________ 、重力场在同一区域共存，或其
中某两场共存． (2)组合场： 电场与磁场各位于一定的区域内， 或在同一区域， 电场、磁场交替出现．
2．带电粒子在复合场中的运动分类 (1)静止或匀的应用实例 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)原理： 粒子由静止在加速电场中被加速， 根据动能定理可 1 2 qU ＝ mv ．粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，做 得关系式___________ 2 v2 匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式 qvB＝m r . 由以上两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒 子质量、比荷． qr2B2 2U 1 2mU q 2U B2r2 B q ，m＝_________ r＝_________ ，m＝__________ ．
无关 ．电压大，粒 粒子最终得到的能量与加速电压的大小______
子在盒中回旋的次数少；电压小，粒子回旋次数多，但最后 获得的能量一定．
4．磁流体发电机
内能 直接转化为 (1)磁流体发电是一项新兴技术， 它可以把______
电能．
正 极． (2)根据左手定则，如图中的 B 是发电机____
(3)磁流体发电机两极板间的距离为 L，等离子体速度为 v， U 磁场的磁感应强度为 B，则由 qE＝q L ＝qvB 得两极板间能
2．速度选择器(如图所示) (1)平行板中电场强度 E 和磁感应强度 B 互相垂直．这种装置能把具有一定 速度的粒子选择出来，所以叫做速度 选择器． (2) 带 电 粒 子 能 够 沿 直 线 匀 速 通 过 速 度 选 择 器 的 条 件 是 E qE＝qvB ，即 v＝ . __________ B
πdU πd2 U 4B 因此液体流量 Q＝Sv＝ ·Bd＝________ ． 4
【自我诊断】 判一判 (1)带电粒子在匀强磁场中只受洛伦兹力和重力时， 不可能做 匀加速直线运动．( √ ) (2)带电粒子在复合场中不可能处于静止状态．( × ) (3)带电粒子在复合场中不可能做匀速圆周运动．( × ) (4)不同比荷的粒子在质谱仪磁场中做匀速圆周运动的半径 不同．( √ )