高考物理磁场问题解题技巧速成.doc(3)

(3)小球运动的周期，并画出运动轨迹(只画一个周期)．（3）小球运动一个周期的轨迹如右图所示，小球的运动周期为 三：质谱仪质谱仪是一种测量带电粒子质量、比荷、分离同位素的仪器。如上图所示，离子源S产生质量为m，电荷量为q的正离子，经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期后打到照相底片 P上，使照相底片感光，留下痕迹。测量它在P上的位置到入口处的水平距离L，忽略离子的初速度和重力，则有：因此，只要知道q、B、L、U，就可以计算带电粒子的质量m；只要知道B、L、U，就可以计算带电粒子的比荷，在不同距离处放置接收器，就可以收集不同的带电粒子，实现对同位素的分离。四：回旋加速器多级直线加速器虽然可以使粒子获得很高的能量，但体积太大，难于制造，为此，美国科学家劳仑斯发明了回旋加速器。回旋加速器主要由两个半圆型的中空铜盒D1、D2构成，两盒间留有一狭缝，置于真空中，由大型电磁铁产生的匀强磁场B垂直穿过盒面，由高频振荡器产生的交变电压U加在两盒的狭缝处。1、回旋加速器的构造回旋加速器的主要部件是两个“D”形盒，垂直于盒面加匀强磁场使粒子做圆周运动，在两个“D”形盒之间加高频交流电使粒子每经过电场一次就被加速一次。

整个装置要处于真空室内，如上图一所示。2、回旋加速器的原理回旋加速器的工作原理：如上图二所示。假设放在A0处的粒子源发出一个带正电的粒子（带电粒子由加速器的中心附近进入加速器），它以某一速率v0垂直进入匀强磁场中，在磁场中做圆周运动。经过半个周期，当它沿着半圆弧到达时，在处设置一个正向电场，使这个带电粒子在处受到一次电场的加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以速率v1在磁场中做圆周运动。因为粒子的轨道半径跟它的速率成正比，所以粒子将沿着半径增大了的轨道做圆周运动。又经过半个周期，当它沿着半圆弧到达时，在处设置一个与原电场方向相反的“反向”电场，使粒子又一次受到电场的加速，速率增加到v2，如此继续下去，每当粒子运动到、……处时都使它受到一个正向电场的加速。每当粒子运动到、……处时都使它受到一个与原电场方向相反的“反向”电场的加速，那么，粒子将沿图示的螺线回旋下去，速率将一步一步地增大，当半径达到最大时，能量也达到最大，可从D形盒边缘的小孔处引出。注意：理解回旋加速器中交变电压的周期和粒子做圆周运动的周期相等。【例题】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，如下图所示。

c． 通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用d． 电荷在电场中一定受到电场力的作用 2． 如图所示， 某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场， 已知一离子在电场力和磁场力作用下， 从静止开始沿曲线 acb 运动， 到 达 b 点时速度为零， c 为运动的最低点. 则： （ ） a． 离子必带负电。 2－mv－3 m. 回旋加速器的应用例3回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器， 其核心部分是两个d形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相连， 以便在盒间的窄缝中形成匀强电场， 使粒子每次穿过窄缝都得到加速， 两盒放在匀强磁场中， 磁场方向垂直于盒底面， 粒子源置于盒的圆心附近， 若粒子源射出的粒子电荷量为q， 质量为m， 粒子最大回旋半径为rm， 其运动轨迹如图3－5－13所示， 问：(1)盒中有无电场。15. (16 分)在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制. 如题15-1 图所示的xoy 平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度e 和磁感应强度b 随时间t 作周期性变化的图象如题15-2 图所示. x 轴正方向为e 的正方向,垂直纸面向里为b的正方向. 在坐标原点o 有一粒子p,其质量和电荷量分别为m 和+q. 不计重力. 在 时刻释放p,它恰能沿一定轨道做往复运动.。