电场力和洛伦兹力的复合运用(一)

1、 电场力和洛伦兹力的运用（一）恩施市第三高级中学黄明一、电场力分区域存在：示波管：示波管应用了电场使电子束偏转。二、电场力和磁场力分区域存在：1、电视显像管：显像管的阴极产生的电子经过加速电场加速后进入偏转磁场。（偏转线圈立体图，此图右侧在图（a）外侧）示波器是一种电子仪器，用它来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示，图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极XX、YY上都不加电压时，电子束将打在荧光屏的中心点。（1）、如图所示的示波管，当两偏转电极XX、YY电压为零时，电子枪发射的电子经加速电压加速后会打在荧屏上的正中间

2、（图示坐标的O点，其中x轴与XX电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面指向纸内，y轴与YY电场的场强方向重合）若要电子打在图示坐标的第III象限，则（）X、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极X、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极X、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极X、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极（2）、如右图所示为电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有方向如图所示的电流，当电子束从纸里经磁环中心向纸外射出时，它将：（）A.向上偏转B向下偏转C.向左偏转D.向右偏转（3）、电视机显像管简单原理如图所示，初速度不计的电子经加速电场加速后

3、进入有限边界宽度为L的匀强磁场，磁感-r应强度为B，如要求电子束偏转角为，求加速电场的电势差U。（已知电子电量为e,质量为m）2、质谱仪：组成：离子源O,加速场U,速度选择器（E,B）,偏转场B2，胶片。_12原理：加速场中闪二2mV2选择器中:v=E/B偏转场中:d=2r,qvB2=mv2/r比荷:2EBBd12m=质量BBdq122E作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素。粒子水平加速和竖直加速对比图，教材中的质谱仪没有速度选择器）4）、如图所示，有a、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，=mbmvv=vd，以不等的速率vavbvc度选择器中射出，进入B2磁场，由此可

4、判定（）射向P1的是a离子射向P2的是b离子射到A1的是c离子射到A2的是d离子3、回旋加速器：vd进入速度选择器后，有两种从速XXXXD形盒是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中。原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等。粒子每经过D形盒的缝隙就被加速一v2q2B2R2次。粒子出D形盒前瞬间，轨道半径为D形盒半径，由qvB=m，得E=RKm2m可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒的半径R决定，与加速电压无关。甲乙（5）、关于回旋加速器，以下说法正确的是（）A带电粒子每运动一周被加速两次。B加速电场方向需要做周期变化。C粒子射出时的最大速度与加速电压无关。D电

5、场和磁场对粒子都起加速作用。（6）在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中。在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零。1）为了使正离子每经过

6、窄缝都被加速，求交变电压的频率；（2）求离子能获得的最大动能；（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。、如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为m,电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U,B板电势仍保持为零，粒子在两极间电场中加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变。设t=0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并绕行第一圈。求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能E。n为使粒子始终

7、保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增。求粒子绕行第n圈时的磁感应强度B。求粒子绕行n圈所需的总时间t(设极板间距远小于R)。n、美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得高能量带电粒子方面前进了一步.如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，如图所示带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()带电粒子每运动一周被加速两

8、次带电粒子每运动一周P1P2=P2P3加速电场方向需要做周期性的变化D.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关(1)D(2)A(4)A(5)ABC8)D&U=-mv2TOC o 1-5 h z电子经加速电场加速后，速度为v,则由动能定理得2电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动，轨迹如图,R=-由几何关系得，电子运动半径sm护evB=m由牛顿第二定律，有应Uj由以上各式解得加速电压(6)、(1)使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率正离子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力Bqv=m广又T=卩解得T=抄所以f=2弼(2)当离子从D盒边缘离开时速度最大，此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径有护計qBR1v=朋离子获得的最大动能为E=2mlit2m(3)离子从S点经电场加速1次后，以速度v1第1次进入下半盒,由动能定理Uq=2解得V=2边_mm1qBqB2gUmvf离子从S点经电场加速3次后，以速度v3第2次进入下半盒3Uq=23x2Uqm3x2qfU解得v=离子经电场加速(2n-l)3m(2n-Vx2U_1次后，第n次进入磁场同理可得r=所以4厉二n(7)、(1)设经n圈回到A板时被加速n次，由动能定理得，nqU=En-0,得En=