高考()物理总复习复合场中的物理模型专题练习(课件)讲课讲稿

1、高考高考(2017年年)物理总复习复合物理总复习复合场中的物理模型专题练习场中的物理模型专题练习(课件课件) 【解析解析】粒子通过速度选择器时，所受电场粒子通过速度选择器时，所受电场力和磁场力方向相反、大小相等，粒子可匀速穿力和磁场力方向相反、大小相等，粒子可匀速穿过速度选择器过速度选择器. .由于质子和氘核以相同速度进入由于质子和氘核以相同速度进入磁场后，做圆周运动的半径不同，打在以不同的磁场后，做圆周运动的半径不同，打在以不同的条纹上，本质上来讲，也就是带电粒子在复合场条纹上，本质上来讲，也就是带电粒子在复合场中的运动，该类问题的关键是连接点的速度中的运动，该类问题的关键是连接点的速度.

2、. (1) (1)能通过速度选择器的离子所受电场力和能通过速度选择器的离子所受电场力和洛伦兹力相等且反向洛伦兹力相等且反向. . 即即eBv=eEeBv=eE v=E/B=2 v=E/B=25 5m/sm/s (2) (2)粒子进入磁场粒子进入磁场BB后做圆周运动，洛伦后做圆周运动，洛伦兹力提供向心力兹力提供向心力. . eBv=mv eBv=mv2 2/R R=mv/Be/R R=mv/Be 设质子质量为设质子质量为m m，则氘核质量为，则氘核质量为2m2m 质子质子d=5d=5m/em/e 氘核氘核d=1d=110106 6m/em/e 【例例2 2】图图11-6-211-6-2所示为磁流

3、体发电机的示意图，将气所示为磁流体发电机的示意图，将气体加热到很高的温度，使它成为等离子体体加热到很高的温度，使它成为等离子体( (含有大量正、含有大量正、负离子负离子) )，让它以速度，让它以速度v v通过磁感应强度为通过磁感应强度为B B的匀强磁场区，的匀强磁场区，这里有间距为这里有间距为d d的电极的电极a a和和b.b.(1)(1)说明磁流体发电机的原理说明磁流体发电机的原理.(2).(2)哪个电极为正极哪个电极为正极. .(3)(3)计算电极间的电势差计算电极间的电势差.(4).(4)发电通道两端的压强差发电通道两端的压强差? ? 【解析解析】(1)(1)带电粒子进入磁场场后受到洛伦

4、带电粒子进入磁场场后受到洛伦兹力的作用而向两个极板运动，在两个极板上积兹力的作用而向两个极板运动，在两个极板上积累的电荷越来越多，从而在两个极板间产生竖直累的电荷越来越多，从而在两个极板间产生竖直方向的电场，且越来越强，最终后来的带电粒子方向的电场，且越来越强，最终后来的带电粒子受电场力和磁场力平衡后，沿直线匀速通过叠加受电场力和磁场力平衡后，沿直线匀速通过叠加场，而在两个极板间产生了持续的电势差场，而在两个极板间产生了持续的电势差. . (2)b (2)b板为电源正极板为电源正极. . (3) (3)根据平衡时有库电场力根据平衡时有库电场力= =洛伦兹力，即洛伦兹力，即Eq=BqvEq=Bq

5、v，E=U/d.E=U/d.因此得因此得U=Bvd(U=Bvd(即电动势即电动势).). (4) (4)设负载电阻为设负载电阻为R R，电源内阻不计，通道，电源内阻不计，通道横截面为边长等于横截面为边长等于d d的正方形，入口处压强为的正方形，入口处压强为p p1 1，出口处压强为出口处压强为p p2 2；当开关闭合后，发电机的电；当开关闭合后，发电机的电功率为功率为P P电电=U=U2 2/R=(Bdv)/R=(Bdv)2 2/R./R. 根据能的转化与守恒定律有根据能的转化与守恒定律有 P P电电=F=F1 1v-Fv-F2 2v v，而，而F F1 1=p=p1 1S S，F F2 2=

6、p=p2 2S.S. 所以通道两端压强差所以通道两端压强差P=pP=p1 1-p-p2 2=B=B2 2v/R.v/R. 【例例3 3】N N个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶，个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶，它们沿轴线排列成一串，如图它们沿轴线排列成一串，如图11-6-311-6-3所示所示. .各筒和各筒和靶相间地连接到频率为靶相间地连接到频率为v v，最大电压为，最大电压为U U的正弦交流的正弦交流电源的两端电源的两端. . 整个装置放在高真空容器中，圆筒的两底面中整个装置放在高真空容器中，圆筒的两底面中心开有小孔，现有一电量为心开有小孔，现有一电量为q q，质量为，质量为m m的正离子

7、沿的正离子沿轴线射入圆筒，并装圆筒及靶间的缝隙处受到电场轴线射入圆筒，并装圆筒及靶间的缝隙处受到电场力的作用而加速力的作用而加速( (设筒内部无电场设筒内部无电场).).缝隙的宽度很缝隙的宽度很小，离子穿过缝隙的时间可不计，已知离子进入第小，离子穿过缝隙的时间可不计，已知离子进入第一个圆筒左端的速度为一个圆筒左端的速度为v v1 1，且此时第一、第二两个，且此时第一、第二两个圆筒间的电势差为圆筒间的电势差为U U1 1-U-U2 2=-U.=-U.为使打在靶上的离子为使打在靶上的离子获得最大能量，各个圆筒的长度应满足什么条件获得最大能量，各个圆筒的长度应满足什么条件? ?并求出这种情况下打到靶

8、上的离子的能量并求出这种情况下打到靶上的离子的能量? ?【解析解析】只有当离子在各筒内穿过的时间都为只有当离子在各筒内穿过的时间都为t=T/2=1/(2t=T/2=1/(2 ）时，离子才有可能每次通过圆筒间缝隙时，离子才有可能每次通过圆筒间缝隙都被加速都被加速. .这样第一个圆筒的长这样第一个圆筒的长L L1 1=v=v1 1t=vt=v1 1/(2 /(2 ） ，当离子通过第一、二个圆筒间的，当离子通过第一、二个圆筒间的缝隙时，两筒间电压为缝隙时，两筒间电压为U U，离子进入第二个圆筒时的动，离子进入第二个圆筒时的动能就增加了能就增加了qUqU，所以，所以E E2 2=mv=mv2 21 1

9、/2+qU,/2+qU,v v2 2= =（v v2 21 1+2qU/m+2qU/m）第二个圆筒的长度第二个圆筒的长度L L2 2=v=v2 2t=t=（v v2 21 1+2qU/m+2qU/m）22如此可知离子进入第三个圆筒时的动能如此可知离子进入第三个圆筒时的动能E E3 3=mv=mv2 22 2/12+qU=mv/12+qU=mv2 21 1/2+2qU/2+2qU，速度速度v v3 3= =（v v2 21 1+4qU/m.+4qU/m.）212121第三个圆筒长度第三个圆筒长度L L3 3= =（v v2 21 1+4qU/m+4qU/m） /2/2 离子进入第离子进入第N N个圆筒时的动能个圆筒时的动能E EN N=mv=mv2 21 1/2+(N-1)qU,/2+(N-1)qU,速度速度v vN N=v=v2 21 1+2(N-1)qU/m+2(N-1)qU/m，第第N N个圆筒的长度个圆筒的长度L LN N=v=v2 21 1+2(N-1)qU/m /2+2(N-1)qU/m /2 此时打到靶上离子的动能此时打到靶上离子的动能E Ek k=E=EN