2024年新高考物理资料 训练十九 洛伦兹力与现代科技-备战2024年高考物理一轮复习专题复习与训练(解析版).docx本文件免费下载 【共13页】

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小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com训练十九洛伦兹力与现代科技题型一质谱仪知识梳理1.作用测量带电粒子质量和分离同位素.2.原理(如图所示)(1)加速电场:qU=mv2;(2)偏转磁场:qvB=,l=2r;由以上式子可得r=,m=,=.例1如图所示,质谱仪的工作原理如下:一个质量为m、电荷量为q的离子,从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场(初速度为0),然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中,最后打到照相的底片D上.不计离子重力.则()A.离子进入磁场时的速率为v=B.离子在磁场中运动的轨道半径为r=C.离子在磁场中运动的轨道半径为r=D.若a、b是两种同位素的原子核,从底片上获知a、b在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08∶1,则a、b的质量之比为1.08∶1答案C解析离子在电场中加速有qU=mv2,解得v=;离子在磁场中偏转有qvB=m,联立解得r=,变形得m=,同位素的电荷量一样,其质量之比为===1.082,故选项C正确,A、B、D错误.题型二回旋加速器知识梳理1.构造如图所示,D1、D2是半圆金属盒,D形盒处于匀强磁场中,D形盒的缝隙处接交流电源.小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com2.原理交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等,使粒子每经过一次D形盒缝隙就被加速一次.3.最大动能由qvmB=、Ekm=mvm2得Ekm=,粒子获得的最大动能由磁感应强度B和盒半径R决定,与加速电压无关.4.总时间粒子在磁场中运动一个周期,被电场加速两次,每次增加动能qU,加速次数n=,粒子在磁场中运动的总时间t=T=·=.(忽略粒子在狭缝中运动的时间)例2(2023·北京市首都师范大学附属中学模拟)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是()A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1∶D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能加速α粒子答案A解析质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则v==2πRf,所以最大速度不超过2πRf,故A正确;根据Bqv=m,知v=,则最大动能Ekm=mv2=,与加速电压无关,故B错误;质子在加速电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动,根据v=知,质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度之比为∶1,根据r=,则半径之比为∶1,故C错误;带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T=知,换用α粒子,粒子的比荷变化,周期变化,改变交流电的频率才能加速α粒子,故D错误.变式训练1回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.如图甲所示为回旋加速器的工作原理示意图,D1盒中心A处有离子源,它不断发出质子.加在狭缝间的交变电压如图乙所示,电压值的大小为U0、周期为T.已知质子电荷量为q,质量为m,D形盒的半径为R.设狭缝很窄,粒子通过狭缝的时间可以忽略不计.设质子从离子源发出时的初速度为零,不计质子重力.求:小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(2)质子在回旋加速器中获得的最大动能及加速次数;(3)质子在回旋加速器中运动的时间(假设质子经加速后在磁场中又转过半周后射出).答案(1)(2)(3)解析(1)质子在D形盒内做圆周运动,轨道半径达到D形盒半径R时被导出,此时具有最大动能.设此时的速度大小为vm,由牛顿第二定律得qvmB=m,交变电压的周期T与质子在磁场中运动的周期相同,有T=联立解得B=(2)质子的最大动能为Ekm=mvm2=,质子每加速一次获得的能量为E0=qU0加速次数为n=,联立解得n=(3)质子通过狭缝的时间忽略不计,则质子在回旋加速器中运动的时间为t=n=题型三叠加场在科技中的四种应用知识梳理中学...

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