高考物理一轮复习学案：带电粒子在复合场中的运动实例分析

励志格言：所有命运的馈赠，都在暗中标好了价格励志格言：所有命运的馈赠，都在暗中标好了价格。课题：带电粒子在复合场中的运动实例分析物理学案课题：带电粒子在复合场中的运动实例分析物理学案磁场7总第（）期高三一轮复习组编人：校对人：组编人：校对人：使用日期：学生姓名学生姓名班级学号一、速度选择器重力不计的带电粒子，沿直线匀速通过速度选择器的条件：qvB＝qE，即v＝。(1)速度选择器能选择粒子的电性、电荷量、质量吗？(2)粒子从反方向进入可以被选择吗？二、质谱仪：测量带电粒子的比荷eq\f(q,m)【例1】用质谱仪测量带电粒子的比荷，其原理如图所示。A是粒子源，释放出的带电粒子（不计重力），经小孔S1飘入电压为U的加速电场（初速度可忽略不计），加速后经小孔S3进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片上D点。测得D点到S3的距离为d，求该粒子的比荷eq\f(q,m)。三、磁流体发电机将一束等离子体（含有大量带正电和带负电的微粒，整体呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，在洛伦兹力的作用下，离子向两金属板偏转，A板带电，B板带电，于是形成从经用电器流向的电流。【例2】将一束速度为v的等离子体，垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距d的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和负载电阻连接，上、下板就是一个直流电源的两极。不计两板间电阻，求负载电阻两端的电压。四、回旋加速器为了使带电粒子获得足够大的动能，需要足够大的加速电压。由于技术的限制，不能提供足够大的加速电压，科技人员采用了让带电粒子多级加速的办法获得足够大的动能。为减小设备空间，人们设计出回旋加速器，即利用场加速，利用场控制轨道。(1)图中带正电荷的粒子从N板A处由静止经电场加速到M板，N、M的电势φNφM；(2)带电粒子进入磁场，画出电荷在磁场中的运动轨迹；(3)带电粒子再次从M板进入电场，为使电荷加速，N、M的电势φNφM；（4）带电粒子再次进入磁场做圆周运动，画出电荷在磁场中的运动轨迹（5）带电粒子速度越来越大，在磁场中做圆周运动的周期变化吗？（6）带电粒子在电场中加速的时间与圆周运动的周期相比可以忽略不计，画出NM间电压随时间变化的图像。*【拓展训练】回旋加速器置于真空中的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。被加速粒子的质量为m、电荷量为＋q，加在狭缝间的交变电压如图所示，电压值的大小为U0，周期T＝eq\f(2πm,qB)。一束该种粒子在t＝0～eq\f(T,2)时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。不考虑粒子在狭缝中的运动时间。求：(1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0。*【拓展内容1】电磁流量计如图所示流量计测量管由绝缘材料制成，将测量管水平放置，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向上(图中未画出)，在前后两个内侧面a、c上固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U。求显示仪器显示污水流量为Q(单位时间内排出的污水体积)。*【拓展内容2】霍尔效应将导体置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体的上表面A和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应。笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏暮熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、高为b、长为c的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自