備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第十一章磁場(chǎng)專題十八洛倫茲力在科技中的應(yīng)用題型1質(zhì)譜儀

專題十八洛倫茲力在科技中的應(yīng)用核心考點(diǎn)五年考情命題分析預(yù)料質(zhì)譜儀2024：山東T17；2024：浙江4月T23本專題內(nèi)容預(yù)料是2025年高考考查的主要方向，但實(shí)際應(yīng)用并不僅限于本專題所舉實(shí)例.試題難度中等偏上，主要是對(duì)實(shí)際問題的模型建構(gòu)，以此培育學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維及科學(xué)看法與責(zé)任.回旋加速器2024：廣東T5；2024：江蘇T15電場(chǎng)與磁場(chǎng)疊加的應(yīng)用實(shí)例分析2024：江蘇T16，浙江1月T8；2024：河北T5；2024：全國(guó)ⅡT17；2024：天津T4題型1質(zhì)譜儀1.作用用于測(cè)定比荷qm，分析元素和鑒定同位素2.結(jié)構(gòu)主要由粒子源A、加速電場(chǎng)U和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B組成.3.工作原理粒子源A供應(yīng)的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子（重力不計(jì)）從靜止被加速電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理得qU＝12mv2；粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，受洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qvB＝mv2r，聯(lián)立解得qm＝2UB2r2.設(shè)粒子打在底片上的位置與入口的距離為L(zhǎng)，代入L＝2r，得qm＝8UB2L研透高考明確方向1.如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動(dòng)，自M點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里，磁場(chǎng)左邊界豎直.已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子在MN的中點(diǎn)射出；MN長(zhǎng)為l.不計(jì)重力影響和離子間的相互作用.求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）甲、乙兩種離子的比荷之比.答案（1）4Ulv1（2解析（1）設(shè)甲種離子所帶電荷量為q1、質(zhì)量為m1，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，由動(dòng)能定理有q1U＝12m1v1由洛倫茲力公式和牛頓其次定律有q1v1B＝m1v12由幾何關(guān)系知2R1＝l③由①②③式得B＝4Ul（2）設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2，射入磁場(chǎng)的速度為v2，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，同理則有q2U＝12m2v2由洛倫茲力公式和牛頓其次定律有q2v2B＝m2v2