高三第二轮复习专题复习POWERPOINT课件9磁场综合题(可直接用于上课).ppt

* 磁场综合题 例1、如图示，半径为 R 的细金属圆环中通有恒定电流 I，圆环置于水平面上，处于竖直向下的匀强磁场中，求 ：圆环受到的张力。 I R O 解一：取上半段圆环AB作为研究对象， I R O A B 圆环AB受到安培力F， F的方向向上 F的大小为 F F=BI×2R （有效长度为2R） 圆环AB两端受到的张力为T，方向沿切线， T T 由平衡条件得 F=2T ∴ T= BIR 解二：取很小的一小段圆环CD作为研究对象， I R O A B C D α 则 CD所对的圆心角为α=2Δθ, 圆弧长度 Δ L = 2R Δθ CD受到安培力ΔF=BIΔL= 2BIRΔθ CD两端受到的张力为T，方向沿切线，如图示 ΔF T T 由平衡条件 ΔF T T α 2T sinΔθ= ΔF= 2BIRΔθ 角度很小时有sinΔθ= Δθ ∴T=BIR 上述方法称为微元法 （13分）串列加速器是用来产生高能离子的装置.图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管的中部b 处有很高的正电势U，a、c 两端均有电极接地（电势为零）.现将速度很低的负一价碳离子从a 端输入，当离子到达b 处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离, 成为n 价正离子,而不改变其速度大小,这些正n 价碳离子从c 端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动.已知碳离子的质量 m =2.0×10 – 26 kg, U=7.5 ×105 V, B=0.50T, n=2, 基元电荷e= 1.6×10 - 19 C ， 求R. 03年江苏高考17 c a b 加速管 加速管 B 设碳离子到达b处时的速度为v1， 从c 端射出时的速度为v2 ，由能量关系得 1/2×mv1 2 =eU ① 1/2×mv2 2 = 1/2×mv1 2 +neU ② 进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得 nev2 B=mv22 /R ③ 由以上三式可得 ④ 由④式及题给数值可解得 R=0.75m 解： c a b 加速管 加速管 B 例2. 一质量为m、带电量为+q 的粒子以速度v 从O点沿y 轴正方向射入磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从b 处穿过x轴，速度方向与x 轴正方向的夹角为30°，同时进入场强为E、方向沿与与x 轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中，通过了b点正下方的C点。如图示，不计重力，试求： 1. 圆形匀强磁场区域的最小面积 2. C点到b点的距离h v y x m +q E b C O · · vb 30° 60° · v y x m +q E b C O vb h 解：1. 反向延长vb交y 轴于O2 点，作∠bO2 O的角平分线交x 轴于O1 ， O1即为圆形轨道的圆心，半径为R = OO1 =mv/qB ,画出圆形轨迹交b O2于A点，如图虚线所示。 A O1 O2 最小的圆形磁场区域是以OA为直径的圆，如图示： 2. b到C 受电场力作用，做类平抛运动 · qE h sin 30°=vt h cos 30°=1/2×qE/m×t2 , ∴t=2mv/qEtg 30° 返回 回旋加速器 的D形盒的半径为R，用来加速质量为m，带电量为q 的质子，使质子由静止加速到能量为E 后，由A 孔射出。求： （1）加速器中匀强磁场B 的方向和大小。 （2）设两D形盒间的距离为d，其间电压为U，加速到上述 能量所需回旋周数. （3）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间）。 A ～U d 解：（1）由 qvB=mv2 /R E=1/2×mv2 B的方向垂直于纸面向里. （2）质子每加速一次，能量增加为qU，每周加速两次， 所以 n=E/2qU （3）周期T=2πm / qB 且周期与半径r及速度v 都无关 t = nT = E/2qU×2πm / qB = πm E/q2 UB 例3 . 如图所示，正、负电子初速度垂直于