2013高考物理第二轮专题复习测试题

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1、6专题二:带电粒子在复合场中的运动一、复合场及其特点这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存,或其中某两种场并存的场.带电粒子在这些复合场中运动时,必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中某两种力的作用,因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要.二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时,粒子将做匀速直线运动或静止.2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时,粒子将做变速直线运动.3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时,粒子将做匀速圆周运动.4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时,粒

2、子将做变加速运动,这类问题一般只能用能量关系处理.三、电场力和洛仑兹力的比较1.在电场中的电荷,不管其运动与否,均受到电场力的作用;而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛仑兹力的作用.2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关;而洛仑兹力的大小f=Bqvsinα,与电荷运动的速度大小和方向均有关.3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反;而洛仑兹力的方向始终既和磁场垂直,又和速度方向垂直.4.电场力既可以改变电荷运动的速度大小,也可以改变电荷运动的方向,而洛仑兹力只能改变电荷运动的速度方向,不能改变速度大小5.电场力可以对电荷做

3、功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能.6.匀强电场中在电场力的作用下,运动电荷的偏转轨迹为抛物线;匀强磁场中在洛仑兹力的作用下,垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.四、对于重力的考虑重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子,如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力,因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小,可以忽略;而对于一些实际物体,如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的,这种情况比较正规,也比较简单.(3)对未知名的带电粒子其重力是否忽

4、略又没有明确时,可采用假设法判断,假设重力计或者不计,结合题给条件得出的结论若与题意相符则假设正确,否则假设错误.五、复合场中的特殊物理模型1.粒子速度选择器如图所示,粒子经加速电场后得到一定的速度v0,进入正交的电场和磁场,受到的电场力与洛仑兹力方向相反,若使粒子沿直线从右边孔中出去,则有qv0B=qE,v0=E/B,若v=v0=E/B,粒子做直线运动,与粒子电量、电性、质量无关若v<E/B,电场力大,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,动能增加.06若v>E/B,洛仑兹力大,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少.2.磁流体发电机如图所示,由燃烧

5、室O燃烧电离成的正、负离子(等离子体)以高速.喷入偏转磁场B中.在洛仑兹力作用下,正、负离子分别向上、下极板偏转、积累,从而在板间形成一个向下的电场.两板间形成一定的电势差.当qvB=qU/d时电势差稳定U=dvB,这就相当于一个可以对外供电的电源.3.电磁流量计.电磁流量计原理可解释为:如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体向左流动.导电液体中的自由电荷(正负离子)在洛仑兹力作用下纵向偏转,a,b间出现电势差.当自由电荷所受电场力和洛仑兹力平衡时,a、b间的电势差就保持稳定.由Bqv=Eq=Uq/d,可得v=U/Bd.流

6、量Q=Sv=πUd/4B4.质谱仪如图所示组成:离子源O,加速场U,速度选择器(E,B),偏转场B2,胶片.原理:加速场中qU=½mv2选择器中:v=E/B1偏转场中:d=2r,qvB2=mv2/r比荷:质量作用:主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素.5.回旋加速器如图所示.组成:两个D形盒,大型电磁铁,高频振荡交变电压,两缝间可形成电压U作用:电场用来对粒子(质子、氛核,a粒子等)加速,磁场用来使粒子回旋从而能反复加速.高能粒子是研究微观物理的重要手段.要求:粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期.关于回旋加速器的几个问题:(1)回旋

7、加速器中的D形盒,它的作用是静电屏蔽,使带电粒子在圆周运动过程中只处在磁场中而不受电场的干扰,以保证粒子做匀速圆周运动.(2)回旋加速器中所加交变电压的频率f,与带电粒子做匀速圆周运动的频率相等:(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量,可由公式来计算,在粒子电量,、质量m和磁感应强度B一定的情况下,回旋加速器的半径R越大,粒子的能量就越大.06一、不计重力的带电粒子在电场中的运动1.带电粒子在电场中加速当电荷量为q、质量为m、初速度为v0的带电粒子经电压U加速后,速度变为vt,由动能定理得:qU=mvt2-mv02.若v0=0,则有vt=,这个关系式对任

8、意静电场都是适用的.对于带电粒子在电场中的加速问题,应突出动能定理的应用.2.带电粒子在匀强电

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