第九章磁场专题复习(二)(洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中)(一)高考考点导向1.知道磁场对运动电荷得作用,理解洛伦兹力F=qVB,会使用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力问题。2.理解洛伦兹力对粒子不做功,理解带电粒子得初速度方向与磁感应强度得方向垂直时,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3.知道质谱仪与回旋加速器得工作原理,基本构造与用途。(二)典例精析:例题1.如图所示,MN为正对得两个平行板,可以吸附打到板上得电子,两板间距离为d,板长为7d。在两个平行板间只有方向垂直于纸面向里得匀强磁场。若有电量为e得电子流,从左侧不同位置进入两板间得虚线框区域,已知电子得动量大小为p,方向平行于板。为了使进入两板间得电子都能打到两板上,被两板吸收,磁场得磁感应强度大小取值可能就是下述四个值中得(A)①B＝②B＝③B＝④B＝A.①③B.①④C.②③D.②④例题2.图1就是测量带电粒子质量得仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物得气态分子导入图中所示得容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价得分子离子。分子离子从狭缝s1以很小得速度进入电压为U得加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝s2、s3射入磁感应强度为B得匀强磁场,方向垂直于磁场区得界面PQ。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3得细线。若测得细线到狭缝s3得距离为d(1)导出分子离子得质量m得表达式。(2)根据分子离子得质量数M可用推测有机化合物得结构简式。若某种含C、H与卤素得化合物得M为48,写出其结构简式。(3)现有某种含C、H与卤素得化合物,测得两个M值,分别为64与66。试说明原因,并写出它们得结构简式。在推测有机化合物得结构时,可能用到得含量较多得同位素得质量数如下表:元素HCFClBr含量较多得同位素得质量数1121935,3779,81答案:(1)为测定分子离子得质量,该装置用已知得电场与磁场控制其运动,实际得运动现象应能反映分子离子得质量。这里先就是电场得加速作用,后就是磁场得偏转作用,分别讨论这两个运动应能得到答案。以m、q表示离子得质量电量,以v表示离子从狭缝s2射出时得速度射入磁场后,在洛仑兹力作用下做圆周运动感光片上得细黑线到s3缝得距离d＝2R(2)CH3CH2F(3)从M得数值判断该化合物不可能含Br而只可能含Cl,又因为Cl存在两个含量较多得同位素,即35Cl与37Cl,所以测得题设含C、H与卤素得某有机化合物有两个M值,其对应得分子结构简式为CH3CH235ClM＝64;CH3CH237ClM＝66例题3.正负电子对撞机得最后部分得简化示意图如图3所示(俯视图),位于水平面内得粗实线所示得圆环形真空管道就是正、负电子作圆运动得“容器”,经过加速器加速后得正、负电子分别引入该管道时,具有相等得速度v,它们沿管道向相反得方向运动。在管道内控制它们转弯得就是一系列圆形电磁铁,即图中得A1、A2、A3、…An,共n个,均匀分布在整个圆环上(图中只示意性地用细实线画了几个,其她得用虚线表示),每个电磁铁内得磁场都就是匀强磁场,并且磁感应强度都相同,方向竖直向下。磁场区域得直径为d,改变电磁铁内电流得大小,就可改变磁感应强度,从而改变电子偏转角度得大小。经过精确得调整,首先实现了电子沿管道得粗虚线运动,这时电子经每个磁场区域时入射点与出射点都就是磁场区域得同一直径得两端,如图4所示。这就为正、负电子得对撞做好了准备。(1)试确定正、负电子在管道中就是沿什么方向旋转得。(2)已知正、负电子得质量都就是m,所带得电荷都就是e,重力不计。求电磁铁内匀强磁场得磁感应强度得大小。答案:(1)根据洛伦兹力提供向心力与磁场方向向下,可判断出正电子沿逆时针方向转动,负电子沿顺时针方向转动。(2)如图5所示,电子经过每个电磁铁,偏转角度就是,射入电磁铁时与该处直径得夹角为,电子在磁场内作圆周运动得半径为。由几何关系可知,,解得:。LMNPQBθ例题4.如图所示,在真空区域内,有宽度为L得匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直纸面向里,MN、PQ为磁场得边界。质量为m、带电为q得粒子,先后两次,沿着与MN夹角为θ(0°<θ<90°)得方向垂直于磁感线射入匀强磁场中。第一次,粒子就是经电压U1加速后射入磁场得,粒子刚好没能从PQ边界射出磁场;第二次粒子就是经电压U2加速后射入磁场得,粒子刚好能垂直于PQ射出磁场(不计重力影响,粒子加速前得速度认为就是0,U1、U2未知),求:⑴为使粒子经电压U2加速射入磁场后沿直线射出PQ边界,可在磁场区域加一匀强电场,求该电场得场强大小与方向。⑵加速电压U1、U2得比值U1/U2。⑴与水平成θ角斜向左下方⑵(三)综合测试: