专题洛伦兹力的应用含答案(终审稿)
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专题洛伦兹力的应用含
答案
TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
专题:洛伦兹力的应用班别:学号:姓名:一、应用
类型图示原理、规律
速度选择器
由qE
qvB=,得=
v。
故当=
v时粒子沿直线运动。注意:选择器对速度的选择与q的正负及大小__关;如把电场和磁场同时改为反方向,仍可用.若只改变其中一个方向,则不能使用.
质谱仪粒子经电场U加速后先进入速度选择器(B1、E)再垂直进入匀强磁场B2,只有
1
B
E
v=的粒子才能进入磁场B2,
由
1
B
E
v=,
r
v
m
qvB
2
2
=,得
r
B
B
E
m
q
2
1
=
回旋加速器电场的作用:重复多次对粒子.
磁场的作用:使粒子在D形盒内做运动,交变电压频率粒子回旋频率,即=
f。
带电粒子获得的最大动能E km=
q2B2r2
2m,决定于
和。
磁流体发电机等离子体按图示方向喷射入磁场,由左手定则可知,正、负离子受的洛伦兹力分别向下、向上,所以B极板为___极板。A、B两极板间会产生电场,两板间会有电压。
二、典型例题
1、速度选择器
例(双)如图6所示,匀强磁场的方向垂直纸面向里,匀强电场的方向竖直向下,有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域.下列说法正确的是( )
A.若一电子以速率v从右向左飞入,则该电子也沿直线运动B.若一电子以速率v从右向左飞入,则该电子将向上偏转
C.若一电子以速率v从右向左飞入,则该电子将向下偏转
D.若一电子以速率v从左向右飞入,则该电子也沿直线运动
2、质谱仪
(1)工作
原理
(2)习
题:
例1:一
个质量为
m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上,求:(1)求粒子进入磁场时的速率
(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径
例2(双):质谱仪是一种测定带电粒子质量和分
析同位素的重要工具,它的构造原理如图,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断( )
A、若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大
B、若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小
C、只要x相同,则离子质量一定相同
···
·
····
·
····
·
·
U
q
S
S
1
x P
B
D、只要x相同,则离子的荷质比一定相同
例3:改进的质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为+e的正电子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求:
(1)粒子的速度v为多少
为多少
(2)速度选择器的电压U
2
磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大
(3)粒子在B
2
3、回旋加速器
例1(双):关于回旋加速器中电场和磁场的作用
的叙述,正确的是( )
A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用
B、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的
C、只有电场能对带电粒子起加速作用
D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动
例2(双):在回旋加速器中 ()
A.电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋
B.电场和磁场同时用来加速带电粒子
C.磁场相同的条件下,回旋加速器的半径越大,则带电粒子获得的动能越大D.同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关
归纳要点: 4、磁流体发电机
例1:(1)图中AB 板哪一个是电源的正极 (2)此发电机的电动势(两板距离为d ,磁感应强度为B ,等离子速度为v ,电量为q ) 例2:图示为磁流体发电机的示意图,将气体加
热到很高的温度,使它成为等离子体(含有大量正、负离子),让它以速度v 通过磁感应强度为B 的匀强磁场区,这里有间距为d 的电极板a 和b ,外电路电阻为R .
(1)说明磁流体发电机的原理. (2)哪个电极为正极? (3)计算电极板间的电势差.
专题:洛伦兹力的应用
参考答案
一、应用
类型
原理、规律
速度选择器
=v E/B E/B 无 质谱仪求粒子的荷质比.
回旋加速器
加速 圆周 等于 =f 2qB m π。D 形盒的半径和磁
感应强度B 。
磁流体发电机 B 极板为 正 极板
二、典型例题 1、速度选择器:BD 2、质谱仪: