高考物理三轮冲刺导学案洛伦兹力与现代科技含解析

三轮冲刺导学案---洛伦兹力与现代科技 <br />考点剖析 <br />‎1、比较 <br />洛伦兹力在现代社会中有着广泛的应用，并且洛伦兹力的应用常常和电场力的应用想结合。主要有质谱仪、回旋加速器、速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔效应。‎ <br />装置 <br />原理图 <br />规律 <br />速度选择器 <br /> <br />若qv0B=Eq，即v0=，粒子做匀速直线运动 <br />磁流体发电机 <br /> <br />等离子体射入，受洛伦兹力偏转，使两极板带正、负电，两极电压为U时稳定，q=qv0B，U=v0Bd <br />电磁流量计 <br /> <br />q=qvB，所以v=，Q=vS=π ‎ <br />‎2、回旋加速器的主要特征 <br />‎(1)带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，与带电粒子的速度无关．‎ <br />‎(2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动．‎ <br />‎(3)带电粒子每加速一次，回旋半径就增大一次，第一次qU＝mv，第二次2qU＝mv，第三次3qU＝mv，&hellip;，v1∶v2∶v3＝1∶∶∶&hellip;.因 <br /> <br />r＝，所以各半径之比为1∶∶&hellip;.‎ <br />‎3、最大动能 <br />‎(1)由r＝得，当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能为Em＝.‎ <br />‎(2)要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R.‎ <br />‎4、粒子被加速次数的计算 <br />粒子在回旋加速器盒中被加速的次数n＝(U是加速电压的大小)，一个周期加速两次．‎ <br />‎4．粒子在回旋加速器中运动的时间 <br />在电场中运动的时间为t1，缝的宽度为d，则nd＝t1，t1＝，在磁场中运动的时间为t2＝T＝(n是粒子被加速次数)，总时间为t＝t1＋t2，因为t1≪t2，一般认为在盒内的时间近似等于t2.‎ <br />典例精析 <br />‎1、粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中S0A=S0C，则下列相关说法中正确的是 <br />A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 <br />B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 <br />C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 ‎ <br />D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为2∶3‎ <br /> <br />‎【答案】BD <br />‎【解析】甲粒子在磁场中向上偏转，乙粒子在磁场中向下偏转，根据左手定则知甲粒子带负电，乙粒子带正电，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力，，得：，r甲&lt;r乙，则甲的比荷大于乙的比荷，B正确；能通过狭缝S0的带电粒子，根据平衡条件：qE=qvB1，得速率，故C错误；若甲、乙两束粒子的电荷量相等，由前面分析，则甲、乙两束粒子的质量比为2：3，故D正确。‎ <br />‎2、磁流体发电机原理如图所示，将一束等离子体（正负电荷组成的离子化气体状物质）喷射入磁场，在电场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度为v，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间，当发电机稳定发电时，电流表示数为I。‎ <br />‎（1）图中__________板为电源的正极；‎ <br />‎（2）这个发电机的电动势为________；‎ <br />‎（3）此发电机的等效内阻是________________。‎ <br />‎【答案】（1）A （2） （3）‎ <br />‎【解析】（1）根据左手定则知，正电荷向上偏，负电荷向下偏，则A板带正电。‎ <br />‎（2）当离子受到的洛伦兹力和电场力平衡时有，解得 <br />‎（3）根据欧姆定律得，‎ <br /> <br />点拨：根据洛伦兹力的方向判断物体的运动方向，此题还可以根据洛伦兹力与极板间产生的电场力平衡解得磁流体发电机的电动势，注意确定正负电荷的洛伦兹力的方向是解题的关键。解决本题的关键知道稳定时，电荷所受洛伦兹力和电场力平衡，电路中电流越大，则单位时间内到达金属板A、B的等离子体数目越多。‎ <br />对点训练 <br />‎1．如图所示为回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中，并与高频交流电源相连。带电粒子在D形盒中心附近由静止释放，忽略带电粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应。欲使粒子在D形盒内运动的时间增大为原来的2倍，下列措施可行的是 <br />A．仅将磁感应强度变为原来的2倍 ‎ <br />B．仅将交流电源的电压变为原来的一半 <br />C．仅将D形盒的半径变为原来的倍 ‎ <br />D．仅将交流电源的周期变为原来的2倍 <br />‎【答案】BC <br />‎【解析】根据得，，则最大动能。粒子被电场加速一次动能的增加qU <br /> <br />‎，...