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

復(fù)合場中的物理模型專題練習 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電場場強E 1 2 105V m 勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B 0 6T 偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強度為B 0 8T 求 1 能通過速度選擇器的粒子速度多大 2 質(zhì)子和氘核進入偏轉(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 粒子通過速度選擇器時 所受電場力和磁場力方向相反 大小相等 粒子可勻速穿過速度選擇器 由于質(zhì)子和氘核以相同速度進入磁場后 做圓周運動的半徑不同 打在以不同的條紋上 本質(zhì)上來講 也就是帶電粒子在復(fù)合場中的運動 該類問題的關(guān)鍵是連接點的速度 1 能通過速度選擇器的離子所受電場力和洛倫茲力相等且反向 即eBv eEv E B 2 5m s 2 粒子進入磁場B 后做圓周運動 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 負離子 讓它以速度v通過磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū) 這里有間距為d的電極a和b 1 說明磁流體發(fā)電機的原理 2 哪個電極為正極 3 計算電極間的電勢差 4 發(fā)電通道兩端的壓強差 解析 1 帶電粒子進入磁場場后受到洛倫茲力的作用而向兩個極板運動 在兩個極板上積累的電荷越來越多 從而在兩個極板間產(chǎn)生豎直方向的電場 且越來越強 最終后來的帶電粒子受電場力和磁場力平衡后 沿直線勻速通過疊加場 而在兩個極板間產(chǎn)生了持續(xù)的電勢差 2 b板為電源正極 3 根據(jù)平衡時有庫電場力 洛倫茲力 即Eq Bqv E U d 因此得U Bvd 即電動勢 4 設(shè)負載電阻為R 電源內(nèi)阻不計 通道橫截面為邊長等于d的正方形 入口處壓強為p1 出口處壓強為p2 當開關(guān)閉合后 發(fā)電機的電功率為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 所以通道兩端壓強差 P p1 p2 B2v R 例3 N個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶 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 整個裝置放在高真空容器中 圓筒的兩底面中心開有小孔 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力的作用而加速 設(shè)筒內(nèi)部無電場 縫隙的寬度很小 離子穿過縫隙的時間可不計 已知離子進入第一個圓筒左端的速度為v1 且此時第一 第二兩個圓筒間的電勢差為U1 U2 U 為使打在靶上的離子獲得最大能量 各個圓筒的長度應(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 只有當離子在各筒內(nèi)穿過的時間都為t T 2 1 2 時 離子才有可能每次通過圓筒間縫隙都被加速 這樣第一個圓筒的長L1 v1t v1 2 當離子通過第一 二個圓筒間的縫隙時 兩筒間電壓為U 離子進入第二個圓筒時的動能就增加了qU 所以E2 mv21 2 qU v2 v21 2qU m 第二個圓筒的長度L2 v2t v21 2qU m 2 如此可知離子進入第三個圓筒時的動能E3 mv22 12 qU mv21 2 2qU 速度v3 v21 4qU m 第三個圓筒長度L3 v21 4qU m 2 離子進入第N個圓筒時的動能EN mv21 2 N 1 qU 速度vN v21 2 N 1 qU m 第N個圓筒