56洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修3-1.ppt

知识点3：其他应用实例 4.(2011·绍兴高二检测)如图所示,充 电的两平行金属板间有场强为E的匀强 电场和方向与电场垂直(垂直纸面向里) 的匀强磁场,磁感应强度为B,构成速度 选择器,氕氘氚核以相同的动能Ek从两 极板中间垂直于电场和磁场射入速度选择器,且氘核沿直线射出,则射出时( ) A.动能增加的是氚核 B.动能增加的是氕核 C.偏向正极板的是氚核 D.偏向正极板的是氕核 【解析】选A、D.动能相同的氕氘氚核由于质量不同, 由v= 知,射入速度选择器中的速度也不同,氕核 的速度比氘核大,洛伦兹力大于电场力,偏向正极板,电 场力做负功,动能减小,故B错,D对.氚核的速度比氘核 的速度小,洛伦兹力小于电场力,偏向负极板,电场力做 正功,动能增加,故A对，C错. 5.如图所示,磁流体发电机的极板相距d=0.2 m,极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,B=1.0 T.外电路中负载电阻R用导线与极板相连，R=4 Ω.电离气体以速率v= 1 100 m/s沿极板射入,极板间电离气体等效内阻r= 1 Ω,试求此发电机的输出功率为多大? 【解析】开关S断开时,由离子受力平衡可得 所以板间电压为:U=Ed=Bvd. 此发电机的电动势为 E源=U=Bvd=1.0×1 100×0.2 V=220 V. 据闭合电路欧姆定律可求得电路中的电流 故此发电机的输出功率 P=I2R=442×4 W=7 744 W 答案:7 744 W 一、选择题(本题包括5个小题，每小题3分，共15分) 1.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是 ( ) 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.只有磁场才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 【解析】选D.回旋加速器中电场的作用是使带电粒子每经过狭缝一次加速一次，磁场的作用是使带电粒子在磁场中做匀速圆周运动.但对带电粒子不做功.所以D正确，A、B、C均不正确. 2.回旋加速器是利用较低电压的 高频电源使粒子经多次加速获得 巨大速度的一种仪器，工作原理 如图，下列说法正确的是( ) A.粒子在磁场中做匀速圆周运动 B.粒子的轨道半径与它的速率成正比 C.粒子的运动周期和运动速率成正比 D.粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用时间少 【解析】选A、B.带电粒子在磁场中在洛伦兹力的作用 下做匀速圆周运动，由 可知粒子的轨道 半径与其速率v成正比，运动周期T与运动速率无关， 所以A、B正确，C不正确.粒子由A0运动到A1，所用时 间和粒子由A2运动到A3所用时间都是 是相同的，所 以D错. 3.如图为质谱仪工作原理分析图， 若用质谱仪分析带正电的离子束 的性质，则下列判断正确的是 ( ) A.若离子束是同位素，则BD的距 离越大，离子的质量越大 B.若离子束是同位素，则BD的距离越大，离子的质量越小 C.只要BD的距离相同，则离子的质量一定相同 D.只要BD的距离相同，则离子的比荷(荷质比)一定相同 【解析】选A、D.电场加速qU= mv2，带电粒子在匀强 磁场中做匀速圆周运动qvB= BD间距为2r，所以 有BD= 若离子束是同位素，q相同，则BD的距 离越大，说明离子的质量越大，A正确，B错误，只要 BD距离相同，则说明 相同，即比荷也相同，C错误， D正确. 4.如图所示，在x0、y0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于Oxy平面向里，大小为B.现有一质量为m，电荷量为q的带电粒子，在x轴上到原点O的距离为x0的P点，以平行于y轴的初速度垂直于磁场的方向射入磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出磁场.不计重力的影响，由这些条件可知( ) A.可以确定粒子通过y轴时的位置 B.可以确定粒子速度的大小 C.可以确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D.以上三个判断都不对 【解析】选A、B、C.可判断带电粒子在磁场中的运动 轨迹为四分之一圆周，其圆心为坐标原点，半径为 r=x0，所以粒子通过y轴时的位置坐标为(0，x0)，在 磁场中运动时间为t= T= A、C正确；由半径公 式 得粒子的速度大小 B正确. * * 1.为什么不采用直接利用电场加速来获得高能粒子？ 提示：利用电场加速，由于受电源电压的限制，只能获得能量并不是很高的粒子.如果采取多级加速，粒子沿直线加速，实验装置必然做得非常长，这就给建造带来很大的不便.所以在较小范围内获得较高能量的粒子是很难通过电场直接加速实现的. 2.回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决 定