高二物理 洛仑兹力的应用.doc

用心爱心专心高二物理洛仑兹力的应用【学习目标】掌握洛仑兹力的实际应用学会提炼物理模型【自主学习】1、在图中虚线所围的区域内存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场已知从左方水平射入的电子穿过这区域时未发生偏转设重力可以忽略不计则在此区域中E和B的方向可能是（）A、E和B都沿水平方向并与电子运动方向相同B、E和B都沿水平方向并与电子运动方向相反C、E竖直向上B垂直纸面向外D、E竖直向上B垂直纸面向里2、如图所示一束正离子从S点沿水平方向射出在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O。若同时加上电场和磁场后正离子束最后打在荧光屏上坐标系的系III象限中则所加电场E和磁场B的方向可以是（不计重力和其他力）（）A、E向上B向上B、E向下B向下C、E向上B向下D、E向下B向上3、质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。电荷电量相同质量有微小差别的带电粒子经过相同的加速电压加速后垂直进入同一匀强磁场它们在匀强磁场中做匀速圆周运动由qU=mv2和r=求得：r=因此根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径大小就可判断带电粒子质量的大小如果测出半径且已知电量就可求出带电粒子的质量。4、（1）回旋加速器是用来获得高能粒子的实验设备其核心部分是两个D形金属扁盒两D形盒的直径相对且留有一个窄缝D形盒装在容器中整个装置放在巨大的电磁铁两极间磁场方向于D形盒的底面。两D形盒分别接在高频交流电源的两极上且高频交流电的与带电粒子在D型盒中的相同带电粒子就可不断地被加速。（2）回旋加速器中磁场起什么作用？（3）回旋加速器使粒子获得的最大能量是多少？最大能量与加速电压的高低有何关系？（4）回旋加速器能否无限制地给带电粒子加速？【典型例题】1、粒子速度选择器怎样选择粒子的速度？例：如图所示a、b是位于真空中的平行金属板a板带正电b板带负电两板间的电场为匀强电场场强为E。同时在两板之间的空间中加匀强磁场磁场方向垂直于纸面向里磁感应强度为B。一束电子以大小为v0的速度从左边S处沿图中虚线方向入射虚线平行于两板要想使电子在两板间能沿虚线运动则v0、E、B之间的关系应该是（）A、B、C、D、2、质谱仪怎样测量带电粒子的质量？例：如图所示质谱仪主要是用来研究同位素（即原子序数相同原子质量不同的元素）的仪器正离子源产生带电量为q的正离子经S1、S2两金属板间的电压U加速后进入粒子速度选择器P1、P2之间P1、P2之间有场强为E的匀强电场和与之正交的磁感应强度为B1的匀强磁场通过速度选择器的粒子经S1细孔射入磁感应强度为B2的匀强磁场沿一半圆轨迹运动射到照相底片M上使底片感光若该粒子质量为m底片感光处距细孔S3的距离为x试证明m=qB1B2x/2E。3、正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术它为临床诊断和治疗提供全新的手段。（1）PET在心脏疾病诊疗中需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小Sd高频电源导向板B型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的反应中同时还产生另一个粒子试写出该核反应方程。（2）PET所用回旋加速器示意如图其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R两盒间距为d在左侧D形盒圆心处放有粒子源S匀强磁场的磁感应强度为B方向如图所示。质子质量为m电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间）质子在电场中的加速次数与磁场中回旋半周的次数相同加速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。（3）试推证当Rd时质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计（质子在电场中运动时不考虑磁场的影响）。4、磁流体发电机的电动势是多少？例：沿水平方向放置的平行金属板的间距为d两板之间是磁感应强度为B的匀强磁场如图所示一束在高温下电离的气体（等离子体）以v射入磁场区在两板上会聚集电荷出现电势差求：（1）M、N两板各聚集何种电荷？（2）M、N两板间电势差可达多大？5、电磁流量计怎样测液体的流量？例：如图所示为一电磁流量计的示意图截面为正方形的非磁性管其每边长为d内有导电液体流动在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场磁感应强度为B。现测得液体a、b两点间的电势差为U求管内导电流体的流量Q。6、霍尔效应是怎样产生的？例：如图所示厚度为h宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中。当电流通过导体板时在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差这种现象称为霍尔效应。实验表明当磁场不太强时电势差U、电流