第九章 专题强化15 带电粒子在组合场中的运动（课件PPT）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（老教材 新高考）

第九章{ 磁场 专题强化15 带电粒子在组合场中的运动 〉>>第九章磁场 带电粒子在组合场中运动的分析思路 匀变速直线运动 解法 牛顿运动定律、运动学公式 动能定理 匀强电场中 解法 运动的分解 类平抛运动 功能关系 组合 平衡条件F合-0 匀速直线运动 解法 匀强磁场中 匀速直线运动公式 匀速圆周运动 解法 圆周运动公式、牛顿运动定律及几何知识 拉物 e ⊙ >>>第九章磁场 热点一直线加速和磁偏转的组合 突破 质谱仪的原理和应用 D 1.加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理有gU= 2m2。 2,偏转：带电粒子进入质谐仪的偏转磁场做匀速圆周运动，有gB-m立已。 3.结论： 2mU e ⊙ >〉>第九章磁场 【典例1】如图所示，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速 后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 向里，磁场左边界竖直。己知甲种离子射入磁场的速度大小为1，并在磁场边界的N点 射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为1。不计重力影响和离子间的相互作用。 求： :××× N××× :××X 离子源 1××× .-4××× IM: X×× ()磁场磁感应强度的大小； (2)甲、乙两种离子的比荷之比。 e >〉)第九章磁场 答案：(m, 4☑ (2)1:4 解析：()设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1,在磁场中做匀速圆周运动的半 径为R,磁场的磁感应蛋度大小为B,由动能定理有q1U=2m 1 ① 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有11B=mR1 ② 由几何关系知2R1=1③ 由①②@式得B-1机· 4☑ ④ e >>)>第九章磁场 (2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2,射入磁场的速度为v2,在磁场中做匀 速圆周运动的半径为R2。同理有92U=2m2i ⑤ qzvB-m2R2 ⑥ 由题给条件有2R:=号 由0Q③⑤6@式得，甲、乙两种离子的比荷之比为：需1：4. 〉〉>第九章磁场 突破 回旋加速器的原理和应用 1.原理：粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速，在金属盒内做匀速圆周 运动；经半个圆周之后，金属盒间电场反向，粒子又被加速。如此，粒子一次次被加速 使速度增加。 接交流龟源 2.条件：高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同。 >〉》第九章磁场 3.带电粒子的最终速度和能量 最终速度：由B="R得= ②最终能量：由Em02得E=R巴 2m 4.粒子被加速的次数 -Ek_gB'R2 若加速电压为U,则n一Cg 2mU e ⊙ >>>第九章磁场 【典例2】(2022·天津红桥一模)回旋加速器的结构如图甲所示，两金属盒置于匀强 磁场中，两盒分别与高频电源相连。在加速氚核(HD时，氚核在磁场中运动的动能Ek 随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确 的是( 甲 A.在Ek一t图像中应有t4一6<g一2<红一4 B.加速电压越大、加速次数越多，则氚核最后获得的动能就越大 C.如果只增大交流电源的周期，则该回旋加速器可以用来加速α粒子（加e) D. 如果只增大磁感应强度，则该回旋加速器可以用来加速α粒子He) ⊙ >>>第九章磁场 D 解析：根据周期公式T= 2πM g 可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周 期不变，与速度大小无关，则在Ek一t图像中应有t4一3=3一=红一i,A错误；由qwB 3 2m，可知粒子获得的最大动能与加速电压、加速 次数无关，B错误；a粒子(He)的质量与电荷量的比值小于氚核D的质量与电荷量的 比值，由交流电源的周期T=Bq 2可知，应将交流电源的周期减小才能使该回旋加速器 加速Q粒子，而只增大磁感应强度可以减小周期T,C错误，D正确。 G