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高二物理上册：第9章第四节课时活页训练
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高中物理第9章第三单元 第5课时
高考总复习?物理选修3-1 第九章 磁场第三单元 复合场问题及STS问题第5课时 复合场中的STS题型探究高考总复习?物理“STS”是“科学―技术―社会”的简 称．物理学是前人在认识与探索自然的过程 中通过总结、归纳、抽象、验证而逐步建立、 不断完善起来的一门自然科学．物
理学与 “STS”有着天然的、广泛的、更直接的联 系．带电粒子在复合场中运动的实际应用有 速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋 加速器、霍尔效应、电磁流量计、电磁偏转 技术等．高考总复习?物理高考总复习?物理考点一速度选择器基础回顾1.含义：如右图所示，由于所受 重力可忽略不计，运动方向相同而 速率不同的正粒子组成的粒子束射 入相互正交的匀强电场和匀强磁场 所组成的场区中．已知电场强度大小为E，方向向下；磁感应 强度大小为B，方向垂直纸面向高考总复习?物理里．若具有某一水平速度v的带电粒子能沿着图中所示 的虚线穿过而不发生偏转，其他速度的带电粒子将发 生偏转．这种器件就能把具有以上速度v的粒子选择出 来，所以叫做速度选择器．2．射入速度必须适合的条件是：v＝ __________.根据是：________＝________. 答案： 1．E/B qvB qE高考总复习?物理要点深化 特点：分为三个方面 1．速度选择器只选择速度，与荷质比无关，也与电性 无关；如换负电荷从左端射入，只要速度适合：v＝E/B，也 一样可从右端选择出来． 2．若从右端射入，而复合电磁场的方向没有相应改变， 则无论速度是否适合v＝E/B，都不能从左端选择出来． 3．当正粒子的速度v′＞v＝E/B时，则qv′B＞qE，粒 子向上偏转；当正粒子的速度v′＜v＝E/B时，则qv′B＜ qE，粒子向下偏转．高考总复习?物理题型训练 1.如图所示，一束正离子垂 直地射入正交的匀强磁场和匀强 电场区域里，结果发现有些离子 保持原来的运动方向未发生任何 偏转．如果让这些不偏转的离子 再垂直进入另一匀强磁场中，发 现这些离子又分成几束．对这些 进入后一磁场的不同轨迹的离子， 可得出结论( )A．它们的动量一定各不相同 B．它们的电荷量一定各不相同 C．它们的质量一定各不相同 D．它们的电荷量与质量之比一定各不相同高考总复习?物理解析：从第一个磁场进入另一个磁场的离子一 定满足qvB＝qE，即v＝E/B，这些离子的速度 相同，又在后一磁场中 ，由于v、B相 同，而R不同，所以m/q不同． 答案：D高考总复习?物理考点二质谱仪基础回顾1．结构：①带电 粒子注入器；②加速 电场； ③速度选择器(B1、E)； ④偏转磁场(B2)；⑤照 相底片．高考总复习?物理2．含义：含有电荷相同而质量有微小差别的粒子， 它们经过电势差为U的电场加速后，垂直进入磁感应强 度为B的匀强磁场，它们进入磁场后将沿不同的半径做 圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若 干谱线状的细线，如右图所示(M、N线)．每一条谱线 对应于一定的________，从谱线的位置可以知道圆周的 半径，又已知带电粒子的电荷量q，可以算出带电粒子 的________，所以叫做质谱线3．用途：质谱仪是测量带电粒子的 ________和分析同位素的重要工具径．高考总复习?物理4．原理：如上图所示，设有质量为m、电荷量 为q的带负电粒子(不计重力)．粒子从注入器进入加 速电场的初速度为零，经过电势差为U的电场加速， 进入磁感应强度为B1、电场强度为E的速度选择器， 后进入磁感应强度为B2的偏转磁场，沿着半圆周到 达记录它的照相底片上，假设是M点，M点距离小 孔O为x.则带电粒子的质量m＝____________.答案：2．质量 质量3.质量高考总复习?物理要点深化 1．质谱仪加入速度选择器，目的是对选择速度相同 的同位素通过偏转磁场进行检测．这样对加速电场的电 压就提出了要求 带电粒子经过加速电场后获得的动能而在速度选择器中，由qvB1＝qE，得v＝ 就是说，只有符合 ＝ 的粒子高考总复习?物理才能从选择器的小孔中进入偏转电场． 由此得U ＝ ，U要随着同位素的质量的改变 而改变．如果U不变，有许多不同的同位素从该加速电场 加速后进入速度选择器，则那些不符合 ＝ 条件的 粒子将发生偏转，无法进入偏转磁场．只有符合 ＝ 即 的同位素才能进入偏转磁场，这样在照相底片 上仅有一条线，故本装置有一定的局限性．2．关于的推导高考总复习?物理在速度选择器中，由qvB1＝qE，得v＝ 在偏转磁场中，有qvB2＝ 而由图知轨迹半径r＝ 以上三式可解得： ， ，，.高考总复习?物理3．去除速度选择器的质谱仪 如右图所示，在加速电场中 mv2＝qU 在偏转磁场中 qvB＝ ，r＝ .以上三式可解得：m＝高考总复习?物理题型训练 2.如图所示是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子a、b 经电压U加速(在A点初速度为零)后，进入磁感应强度为B的匀 强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2 处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径， 则( ) A．a的电荷量一定大于b的电荷量 B．a的电荷量一定小于b的电荷量 C．a的质量一定大于b的质量 D．a的比荷(q a/ma)大于b的比荷 (qb/mb)高考总复习?物理2．解析：在加速电场中， mv2＝qU，在偏转 磁场中，qvB＝ ，r＝ ，以上三式可解得：因为x2＞x1，所以qa/ma＞qb/mb，本题由于没有说明 是研究同位素的，故AB不能选． 答案：D高考总复习?物理考点三基础回顾回旋加速器1.构造：如右图所 示，①粒子源；②两 个D形金属盒；③巨大 的电磁铁；④高频电 源；⑤粒子引出装 置．高考总复习?物理2．原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动， 其周期T＝ 跟运动________和轨道________无 关，对一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这 个周期是恒定的．因此，尽管粒子的速率和半径一次 比一次增大，运动周期却始终不变．这样，如果在两 个D形盒间形成一个交变电场，使它也以________的 周期T 往复变化，那就可以保证粒子每经过两个D形 盒之间时都正好赶上适合的电场方向而被________． 3．用途：回旋加速器是产生大量高能量(主要是 动能)的带电粒子的实验设备．答案： 2．速率 半径 相同 加速高考总复习?物理要点深化 1．带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能 量的因素 由于盒的半径的约束，粒子最终从加速器内射出时应具 有相同的旋转半径．根据牛顿运动定律：qvB＝，得：v＝.故粒子离开加速器时获得的动能为Ek＝ mv2＝故要提高加速粒子最后的能量，应尽可能增大磁感 应强度B和加速器的半径r.高考总复习?物理2．决定带电粒子在回旋加速器运动时间长短的因素 带电粒子在回旋加速器内运动时间长短，与带电粒 子做匀速圆周运动的周期有关，同时还与带电粒子在磁 场中转动的圈数有关．设带电粒子在磁场中转动的圈数为n，加速电压为U.因每加速一次粒子获得能量为qU，每圈有两次加速．结合Ekn＝ 此n＝ 知，2nqU＝ ，因.所以带电粒子在回旋加速器内运动时间高考总复习?物理题型训练 3.如右图所示，回旋 加速器D形盒的半径为R， 用来加速质量为m、电荷 量为q的质子，使质子由 静止加速到的最大动能为 Ek后，由A孔射出，忽略 带电粒子在电场中运动的 时间．求： (1)加速器中匀强磁场B的大小和方向． (2)设两D形盒间距为d，其间电压为U，电场视为匀强电场 ，质子每次经过电场加速后动能增加，加速到上述最大动能 所需回旋周数为多少？ (3)加速到上述最大动能所需时间为多少？高考总复习?物理解析：(1)带电粒子在磁场中， 由qvB＝ 得 v＝把它代入Ek＝ mv2 得： Ek＝ .所以B＝，方向竖直向下．(2)带电粒子每经过一个周期被电场加速二 次，动能增加2qU，则 Ek＝n(2qU)， 所以加速到上述最大动能所需回旋周数为 n＝ .高考总复习?物理(3)带电粒子在磁场中运行周期： 所以t总＝nT＝ × ＝答案：(1) (2)方向竖直向下 (3)高考总复习?物理考点四霍尔效应基础回顾含义：如右图所示，厚度为 h，宽度为d的超导体板(也称为霍 尔导体)放在垂直于它的磁感应强 度为B的匀强磁场中，当电流I通 过导体板时，在导体板的上侧面 A和下侧面A′之间产生电势差， 这种现象称为霍尔效应．此电势 差称为霍尔电压．霍尔系数：当磁场不太大时，霍尔电压U跟I和B的关系为U ＝ ，式中的比例系数K称为霍尔系数．高考总复习?物理要点深化 1．霍尔电压U＝ 的推导设霍尔导体中自由电荷(也称为载流子)是自由电 子．图中电流方向向右，则电子受洛伦兹力向上，在 上表面A积聚电子，直到平衡时：qvB＝qE， 由此得：E＝Bv 电势差U＝Eh＝Bhv. 又I＝nqSv，S为导体的横截面积S＝hd 得：v＝ 所以U＝Bhv＝ ＝ .高考总复习?物理2．测定导体内自由电荷的 浓度n，判断导体内是何种自由 电荷只要测出B、I、U和d，可得霍尔 系数K和n.测出霍尔电压U的正、 负，即可判断自由电荷的类型． 3．磁强计――测量磁感应强度B 的仪器磁强计中有一块导体，接有a、b、c、d四个电极，导体置于 匀强磁场中，如右图所示，a、b间通有电流I，c、d间出现电 势差U.由上面的讨论可得B＝ ，则B∝U.只要将磁强 计在已知的磁场中定好刻度，即可通过测量U来确定B.高考总复习?物理题型训练 4.如图所示是电磁流 量计的原理图，横截面为 长方形的一段管道，其中 空部分的长、宽、 高分别 为图中的a、b、c.流量计 的两端与输送流体的管道 连接(图中虚线)． 图中流量计的上下两面是金属材料，前后两侧面是绝缘材 料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场 方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在 管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表 的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ， 不计电流表的内阻，则可求得流量为( )高考总复习?物理解析：I＝，r＝，＝evB，Q＝vbc，以上各式解得：答案：A高考总复习?物理考点五磁偏转技术基础回顾1．电视机的显像管中，电子束的偏转是用________技 术实现的，下图就是电视机显像管的示意图．高考总复习?物理2.受力特征 在“磁偏转”中，质量为m，电荷量为e的电 子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中 时，所受的洛伦兹力fB＝evB与粒子的速度v有关， fB所产生的加速度使电子的速度方向发生变化，而 速度方向的变化反过来又导致fB的方向变化，fB是 变力． 3．运动规律 在“磁偏转”中，变化的fB使电子做变速曲线 运动――匀速圆周运动． 答案：1．磁偏转高考总复习?物理要点深化 电子“电偏转”和“磁偏转”的比较 分类 项目 偏转产生 条件 受力特征 运动性质 轨迹 处理方法电偏转磁偏转电子以速度v0垂直射 电子以速度v0垂直射 入匀强电场 入匀强磁场 f＝ev0B(变力) F＝eE(恒力) 匀变速曲线运动 抛物线 运动的合成与分解 匀速圆周运动 圆或圆弧 匀速圆周运动知识高考总复习?物理运动规律偏转角动能变化动能增大动能不变高考总复习?物理题型训练 5．如下图所示为电视机显像管示意图．电子束经过电压 为U＝2×103 V的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区．磁场 方向垂直于圆面向里，磁场区的中心为O，半径r＝10 cm.磁场 右边界到荧光屏的距离为L＝20 cm.当不加磁场时，电子束将通 过O点而打到屏幕的中心P0点，为了让电子束射到屏幕边缘P， 需要加磁场，使电子偏转，已知 ＝30 cm，电子的质 量为m＝9×10－31 kg，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C．求此时 磁场的磁感应强度B.高考总复习?物理解析：电子束经过电场加速后，根 据动能定理可以求出进入磁场时的 速度，在磁场中受洛伦兹力的作用 电子将发生偏转，要求出磁感应强 度值，就应求粒子做圆周运动的半 径．如下图所示，电子在磁场中沿圆弧 ab运动，圆心为C，半径为R，以v 表示电子进入磁场时的速度． 在加速电场，根据动能定理，有：eU＝ mv2①高考总复习?物理洛伦兹力提供向心力，有：由图可知：③联立①～④并代入数据解得：答案：高考总复习?物理祝您
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高中物理题相距为L的两个点电荷A,B分别带的电荷量为+9Q和-Q,放在光滑绝缘的水平面上,现引入第三个点电荷C,使三者在库仑力作用下都处于静止,问C所带电荷量?电性?放在什么位置?请写出过程
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QC=9Q/4带正电荷,在AB的连线上,距离B 等于L/2,距离A 等于3L/2.C受到的力平衡才能静止,F=k*9Q*q/x^2=k*Q*q/(L-x)^2同理A,B受到的力平衡才能静止,自己列方程吧.
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高二物理人教版选修3-1第一章第9节 带电粒子在电场中的运动练习
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高二物理 人教版 1. 如图所示的示波管,当两偏转电极XX′、YY′电压为零时,电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间（图示坐标的O点,其中x轴与XX′电场的场强方向重合,x轴正方向垂直于纸面向里,y轴与YY′电场的场强方向重合）.若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限,则（　　）
A. X、Y接电源的正极,X′、Y′接电源的负极
B. X、Y′接电源的正极,X′、Y接电源的负极
C. X′、Y接电源的正极,X、Y′接电源的负极
D. X′、Y′接电源的正极,X、Y接电源的负极
2. 如图所示,两平行的带电金属板水平放置,若在两板中间a点由静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态.现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°,再从a
审核人：物理高立峰
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