2019-2020年高三物理一轮复习 带电粒子在复合场中的运动（二)教学案.doc

2019-2020年高三物理一轮复习 带电粒子在复合场中的运动（二)教学案典例精析一、速度选择器活动1.如图所示,磁感应强度为B,电场强度为E.一束质量为m.带电量为+q的粒子,从两平行带电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度V0飞入场区,这时粒子恰能沿直线穿过场区(不计重力),则E和B的关系如何?讨论：(1)若带电量为+2q，其它条件不变，则粒子运动轨迹如何？(2)若粒子带电量为q，则粒子运动轨迹如何？(3)若粒子从左侧，以V0水平进入正交的电磁场，粒子能否作匀速直线运动？二、霍尔效应活动2.如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中。当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=式中的比例系数K称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的的，电子的平均定向速度为，电量为e，回答下列问题：达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_下侧面A的电势(填“高B A AhdI于”“低于”或“等于”)；电子所受的洛沦兹力的大小为_；当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_；由静电力和洛沦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。三、质谱仪活动3.(xx广东)如图是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小四、电磁流量计活动4.由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流。海流中蕴藏着巨大的动力资源。据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109Kw。早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流作定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来。目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机。如图所示为一磁流体发电机的原理示意图,上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里,金属板面积均为S=1103m2，板间相距d=100m，海水的电阻率=0.25m。在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度=5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差，达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高？由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少？若用此发电装置给一电阻为20的航标灯供电，则在8h内航标灯所消耗的电能为多少？五、回旋加速器活动5.1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。求:粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；