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高三物理第二轮复习知识点:洛仑兹力的应用

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2015-03-11

参考答案:

基础知识:

1、ABC    2、D    3、     4、(1)真空  垂直  周期  周期

(2)略   (3)略   (4)略

典型例题:

1、A

2、解:离子经速度选择器   qE=qvB1    ①

离子进入匀强磁场B2中  qvB2=    ②

x=2r         ③

由①②③得:m=

3、(1)

(2)高频电源的周期与质子在磁场中回旋一周的周期相同,因此频率也相同。

设加速次数为n

则t=n×      n=                        ①

原子速度最大时,回旋半径为R,洛仑兹力提供向心力

qvmB=m                              ②

电场中加速n次,有

nqv= mvm2                                      ③

由①②③得  U=

(3)在D型盒两窄缝间的运动可视为初速为零的匀加速直线运动,

有 ,磁场中 ,故 ,t1可忽略不计。

4、(1)由左手定则判得,M板聚集正电荷,N板聚集负电荷

(2)当带电粒子所受电场力与洛仑兹力等大反向时,电荷不再在M、N板上聚集,设M、N两板间电势差可达U

有     得U=vBd

5、导电液体流经磁场时,在洛仑兹力的作用下,正离子向下偏转,负离子向上偏转,在管内液体上部的a点附近积累负电荷,下部的b点附近积累正电荷,这些积累的电荷使液体中产生方向竖直向上的电场,形成相互垂直的磁场和电场同时存在的叠加场。进入叠加场的正、负离子不仅受洛仑兹力,同时还受与洛仑兹力方向相反的电场力作用。当电场增强到正、负离子所受的洛仑兹力和电场力大小相等时,正、负离子不再偏转,液体上部和下部积累的电荷不再增加,a、b两点间的电势差U保持稳定。

电压保持稳定的条件:

解得导电液体的流速为

导电液体的流量为    Q=vd2=

答案:

6、(1)低于   (2)evB    (3)

(4)平衡条件 =evB         ①

电流的微观表示   I=nevhd  ②

由①②得:U=

针对训练:

1、V= ,合力为零,质量,电量,电荷正负,半径,离子打到的位置

2、0.625     3、A

4、解:设碳离子到达b处时速度为v1,从c端射出时速度为v2¬¬

由能量关系得

eU= mv12                          ①

neU= mv22- mv12                  ②

进入磁场后,碳离子做圆周运动,可得

nev2B=m                          ③

由①②③得R=         ④

代入数值得:R=0.75m

5、(1)设灯正常发光电压为U,由 得

设等离子体的流速为v

(2)由左手定则判得打在下极板上为正离子,每秒钟打在下极板上正离子电量,等于每秒流过灯泡的电量

I=

离子个数n= 3.13×1018个    正离子

能力训练:

1、(1)离子经加速电场有qU= mv2      ①

离子经静电分析器做匀速圆周运动,电场力提供向心力有

qE=m                       ②

由①②得U= RE

(2)离子进入磁分析器做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力有

qvB= m         QP=2r=

具有相同的比荷

2、解析:(1)据左手定则正电子沿逆时针方向运动,负电子沿顺时针方向运动。

(2)电子经过1个电磁铁,偏转角度是 /N,

则射入电磁铁时的速度方向与通过射入点的直径夹角为

/2(如图所示)。

据题意有qvB=mv2/R

电子在电磁铁内做圆周运动的半径R=

由几何关系可知

联立可解出B=

3、解析:粒子通过速度选择器时,所受电场力和磁场力方向相反、大小相等,粒子可匀速穿过速度选择器。由于质子和氘核以相同速度进入磁场后,做圆周运动的半径不同,打在两条不同的条纹上。

(1)能通过速度选择器的离子所受电场力和洛伦兹力等大反向。

即eB1v=eE

(2)粒子进入磁场B2后做圆周运动,洛伦兹力提供向心力。

eB2v=m

R=

设质子质量为m,则氘核质量为2m,

m

4、解析:(1)各电源的连线如图所示。

(2)设加速电压U2,电子加速后穿过小孔的速度为v,则有    ①

施加磁场后,要使电子仍打在O点,应在P1、P2之间加上适当的电压U3,使电子所受的电场力和洛伦兹力平衡,             ②

由①、②两式可解得

5、(1)T=

(2)T=

(3)

6、解:由几何知识确定圆心位置

由几何知识得:R=

光电子在磁场中,洛仑兹力提供向心力

解得:v=

7、解:电子被加速

eU=

电子进入磁场洛仑兹力提供向心力

tan

8、解:正离子经电场加速   qU= mv2      ①

正离子在磁场中偏转,洛仑兹力提供向心力

qvB=m                   ②

y=2r                        ③

由①②③得m=

9、解析:反质子和反氘核均带负电,均向下半圆偏转,设偏转圆心角为 和 ,有

对反质子 =120°,轨道半径R=

对反氚核,轨道半径R′= =3R

由几何知识得

可见偏转角为 =60°,正好打在b点。

10、本题思维的切入点应从电势差是怎么形成入手,载流子在磁场中运动受到洛伦兹力而发生偏转,载流子将在电、磁的共同作用下运动,达到稳定时电场力等于洛伦兹力,这一物理过程实际就是学生熟悉的速度选择器。

电场力等于洛伦兹力    Eq=qvB

匀强电场强度与电势差的关系    E=

电流强度的微观表达式   I=nqvs=nqvdb

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