2011高考物理專題復(fù)習(xí)課件大全：復(fù)合場(chǎng)中的物理模型專題練習(xí).ppt

復(fù)合場(chǎng)中的物理模型專題練習(xí) 例1 在圖11 6 1中所示的質(zhì)譜儀中 速度選擇器部分的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E 1 2 105V m 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 0 6T 偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 0 8T 求 1 能通過(guò)速度選擇器的粒子速度多大 2 質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的距離d為多少 質(zhì)子質(zhì)量為m 圖11 6 1 解析 粒子通過(guò)速度選擇器時(shí) 所受電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力方向相反 大小相等 粒子可勻速穿過(guò)速度選擇器 由于質(zhì)子和氘核以相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)后 做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同 打在以不同的條紋上 本質(zhì)上來(lái)講 也就是帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 該類問(wèn)題的關(guān)鍵是連接點(diǎn)的速度 1 能通過(guò)速度選擇器的離子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力相等且反向 即eBv eEv E B 2 5m s 2 粒子進(jìn)入磁場(chǎng)B 后做圓周運(yùn)動(dòng) 洛倫茲力提供向心力 eB v mv2 RR mv B e設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m 則氘核質(zhì)量為2m質(zhì)子d 5 m e氘核d 1 106m e 例2 圖11 6 2所示為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖 將氣體加熱到很高的溫度 使它成為等離子體 含有大量正 負(fù)離子 讓它以速度v通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū) 這里有間距為d的電極a和b 1 說(shuō)明磁流體發(fā)電機(jī)的原理 2 哪個(gè)電極為正極 3 計(jì)算電極間的電勢(shì)差 4 發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差 解析 1 帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)場(chǎng)后受到洛倫茲力的作用而向兩個(gè)極板運(yùn)動(dòng) 在兩個(gè)極板上積累的電荷越來(lái)越多 從而在兩個(gè)極板間產(chǎn)生豎直方向的電場(chǎng) 且越來(lái)越強(qiáng) 最終后來(lái)的帶電粒子受電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力平衡后 沿直線勻速通過(guò)疊加場(chǎng) 而在兩個(gè)極板間產(chǎn)生了持續(xù)的電勢(shì)差 2 b板為電源正極 3 根據(jù)平衡時(shí)有庫(kù)電場(chǎng)力 洛倫茲力 即Eq Bqv E U d 因此得U Bvd 即電動(dòng)勢(shì) 4 設(shè)負(fù)載電阻為R 電源內(nèi)阻不計(jì) 通道橫截面為邊長(zhǎng)等于d的正方形 入口處壓強(qiáng)為p1 出口處壓強(qiáng)為p2 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 發(fā)電機(jī)的電功率為P電 U2 R Bdv 2 R 根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律有P電 F1v F2v 而F1 p1S F2 p2S 所以通道兩端壓強(qiáng)差 P p1 p2 B2v R 例3 N個(gè)長(zhǎng)度逐個(gè)增大的金屬圓筒和一個(gè)靶 它們沿軸線排列成一串 如圖11 6 3所示 各筒和靶相間地連接到頻率為v 最大電壓為U的正弦交流電源的兩端 整個(gè)裝置放在高真空容器中 圓筒的兩底面中心開(kāi)有小孔 現(xiàn)有一電量為q 質(zhì)量為m的正離子沿軸線射入圓筒 并裝圓筒及靶間的縫隙處受到電場(chǎng)力的作用而加速 設(shè)筒內(nèi)部無(wú)電場(chǎng) 縫隙的寬度很小 離子穿過(guò)縫隙的時(shí)間可不計(jì) 已知離子進(jìn)入第一個(gè)圓筒左端的速度為v1 且此時(shí)第一 第二兩個(gè)圓筒間的電勢(shì)差為U1 U2 U 為使打在靶上的離子獲得最大能量 各個(gè)圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件 并求出這種情況下打到靶上的離子的能量 解析 只有當(dāng)離子在各筒內(nèi)穿過(guò)的時(shí)間都為t T 2 1 2 時(shí) 離子才有可能每次通過(guò)圓筒間縫隙都被加速 這樣第一個(gè)圓筒的長(zhǎng)L1 v1t v1 2 當(dāng)離子通過(guò)第一 二個(gè)圓筒間的縫隙時(shí) 兩筒間電壓為U 離子進(jìn)入第二個(gè)圓筒時(shí)的動(dòng)能就增加了qU 所以E2 mv21 2 qU v2 v21 2qU m 第二個(gè)圓筒的長(zhǎng)度L2 v2t v21 2qU m 2 如此可知離子進(jìn)入第三個(gè)圓筒時(shí)的動(dòng)能E3 mv22 12 qU mv21 2 2qU 速度v3 v21 4qU m 第三個(gè)圓筒長(zhǎng)度L3 v21 4qU m 2 離子進(jìn)入第N個(gè)圓筒時(shí)的動(dòng)能EN mv21 2 N 1 qU 速度vN v21 2 N 1 qU m 第N個(gè)圓筒