带电粒子在组合场、复合场中运动.ppt

【解析】选D。因为两离子能沿直线通过速度选择器，则 qvB1=qE，即v= ，所以两离子的速度相同，选项A错误； 根据R= ，则 ，选项B、C错误；故选D。 【解题悟道】 几种常见的电磁场应用实例 (1)质谱仪： ①用途：测量带电粒子的质量和分析同位素。 ②原理：由粒子源S发出的速度几乎为零的粒子经过加速电场U 加速后,以速度v= 进入偏转磁场中做匀速圆周运动,运动 半径为r= ,粒子经过半个圆周运动后打到照相底片D 上,通过测量D与入口间的距离d,进而求出粒子的比荷 或粒子的质量m= 。 (2)速度选择器：带电粒子束射入正交的匀强电场和匀强磁场组成的区域中,满足平衡条件qE=qvB的带电粒子可以沿直线通过速度选择器。速度选择器只对粒子的速度大小和方向做出选择,而对粒子的电性、电荷量不能进行选择性通过。 (3)回旋加速器： ①用途：加速带电粒子。 ②原理：带电粒子在电场中加速,在磁场中偏转,交变电压的 周期与带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同。 ③粒子获得的最大动能Ek= ,其中rn表示D形盒的最大半 径。 【对点训练】 1.(多选)(2014·赣州一模)回旋加速器是加 速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高 频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两 盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子 在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f。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2πfR B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C.质子被加速后的最大速度与D形盒半径R无关 D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子 【解析】选A、B。由evB=m 可得回旋加速器加速质子的最大 速度为v= ,由于回旋加速器高频交流电频率等于质子运动 的频率,则有f= ,联立解得质子被加速后的最大速度不可 能超过2πfR,选项A、B正确,C错误;由于α粒子在回旋加速器 中运动的频率是质子的 ,不改变B和f,该回旋加速器不能用于 加速α粒子,选项D错误。 2.如图所示,在两个水平放置的平行金属板之间,电场和磁场的方向相互垂直。一束带电粒子(不计重力)沿着直线穿过两板间的空间而不发生偏转。则这些粒子一定具有相同的(　　) A.质量m B.电荷量q C.运动速度v D.比荷 【解析】选C。因粒子运动过程中所受电场力、洛伦兹力与速 度方向垂直,则粒子能沿直线运动时必是匀速直线运动,电场力 与洛伦兹力相平衡,即qE=qvB,可得v= 是一定值,故C正确。 3.(多选)(2014·江苏高考)如图所示, 导电物质为电子的霍尔元件位于两串 联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间 产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成 正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电 流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足： UH=k ,式中k为霍尔系数,d为霍尔元件两侧面间的距离。 电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则(　　) A.霍尔元件前表面的电势低于后表面 B.若电源的正负极对调,电压表将反偏 C.IH与I成正比 D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比 【解析】选C、D。根据左手定则判断电子受到洛伦兹力偏到霍 尔元件的后表面,所以前表面电势高于后表面,A项错误;若电源 的正负极对调,线圈中产生的磁场反向,根据左手定则判断依然 是前表面电势高于后表面,B项错误;根据 q=Bqv,有UH=Bvd, 因为B=kI,I=nqSv,v∝I,联立解得UH∝I2,而P=I2RL,所以UH∝P, D项正确;根据题中UH=k ,因为UH∝I2、B=kI,所以得到IH与I 成正比,C项正确。 4.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析 同位素的重要工具。如图所示为质谱仪 的原理示意图。现利用这种质谱仪对氢 元素进行测量。氢元素的各种同位素从 容器A下方的小孔S,无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序,下列判断正确的是(　　) A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 B.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕 C.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氘、氚、氕 D.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氚、氘、氕 【解析】选D。根据q