2022年高二物理上學(xué)期 磁場 洛倫茲力的應(yīng)用學(xué)案 新人教版

2022年高二物理上學(xué)期 磁場 洛倫茲力的應(yīng)用學(xué)案 新人教版一、質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀是測量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具2、基本原理將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一電場加速再垂直進入同一勻強磁場，由于粒子動量不同，引起軌跡半徑不同而分開，進而分析某元素中所含同位素的種類3、推導(dǎo) 二、加速器（一）、直線加速器1加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電粒子的動能增加，qU=DEk2直線加速器，多級加速多級加速裝置的原理圖：(課本101頁)3直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制（二）、回旋加速器1、帶電粒子在兩D形盒中回旋周期 兩盒狹縫之間高頻電場的變化周期，粒子每經(jīng)過一個周期，被電場加速 。2、帶電粒子每經(jīng)電場加速一次，回旋半徑就增大一次，每次增加的動能為 。3、回旋的最大半徑是R，加速后的最大能量是 。三、速度選擇器1、任何一個正交的勻強磁場和勻強電場組成速度選擇器。2、帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。即有確定的入口和出口。3、這個結(jié)論與粒子帶何種電荷、電荷多少都 。四、磁流體發(fā)電機分析：電動勢： ，電流： ，五、電磁流量計分析：磁感應(yīng)強度為B,分析導(dǎo)電液體的速度： 流量：Q= 六、霍爾效應(yīng)分析：電勢高的面是： ，兩個面的電勢差： 【課堂練習(xí)】( )1、關(guān)于回旋加速器中電場和磁場的作用的敘述，正確的是A、電場和磁場都對帶電粒子起加速作用B、電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的C、只有電場能對帶電粒子起加速作用D、磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運動( )2、質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，可以判斷A、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大B、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小C、只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同D、只要x相同，則離子的荷質(zhì)比一定相同( )3、在兩平行金屬板間有正交的勻強電場和勻強磁場，一個帶電粒子垂直于電場和磁場方向射入場中，射出時粒子的動能減少了，為了使粒子射出時動能增加，在不計重力的情況下，可采取的辦法是：A.增大粒子射入時的速度 B.減小磁場的磁感應(yīng)強度C.增大電場的電場強度D.改變粒子的帶電性質(zhì)( )4、一回旋加速器，在外加磁場一定時，可把質(zhì)子(H)加速到v，使它獲得動能為Ek，則：(1)能把粒子(He)加速到的速度為_(2)能使粒子獲得的動能為_(3)加速粒子的交流電壓頻率與加速質(zhì)子的交流電壓頻率之比為_( )5、長方體金屬塊放在勻強磁場中，有電流流過金屬塊，如圖3-7-14所示，則A、金屬塊上下表面電勢相等 B、金屬塊上表面電勢高于下表面電勢C、金屬塊上表面電勢低于下表面電勢D、無法判斷上下表面電勢高低（ ）6、目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如圖所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體垂直于磁場方向噴入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間。當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，那么板間等離子體的電阻率為A. B. C.D.（ ）7、為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U若用Q表示污水流量（單位時間內(nèi)排出的污水體積），下列說法中正確的是 A若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高B前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多無關(guān)C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)8、串列加速器是用來產(chǎn)生高能離子的裝置。圖中虛線框內(nèi)為其主體的原理示意圖，其中加速管的中部b處有很高的正電勢U，a、c兩端均有電極接地（電勢為零）?，F(xiàn)將速度很低的負(fù)一價碳離子從a端輸入，當(dāng)離子到達處時，可被設(shè)在處的特殊裝置將其電子剝離，成為n價正離子，而不改變其速度大小。這些正n價碳離子從c端飛出后進入一與其速度方向垂直的、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，在磁場中做半徑為R的圓周運動。已知碳離子的質(zhì)量為m=2.0×10-26kg，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元電荷e=1.6×10-19C，求R。9、如圖所示為磁流體發(fā)電機示意圖其中兩極板間距d20cm，磁場的磁感應(yīng)強度B=5T，若接入額定功率 P100 W的燈泡，燈泡正好正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時的電阻R400 不計發(fā)電機內(nèi)阻，求：（1）等離子體的流速多大？（2）若等離子體均為一價離子，則每秒鐘有多少個什么性質(zhì)的離子打在下極板10、如圖所示厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會產(chǎn)生電勢差這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為U=kIB/d式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù) 霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場橫向電場對電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力當(dāng)靜電力與洛侖茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設(shè)電流I是電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e回答下列問題：（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢 下側(cè)面A的電勢（填：高于、低于或等于）。(2)電子所受的洛侖茲力的大小為 。(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為 。(4)由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為k=1/ne其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)