高中物理 第三章 磁場(chǎng)《洛倫茲力的應(yīng)用》參考課件 教科版選修31

第五節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用第五節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練第第五五節(jié)節(jié)洛洛倫倫茲茲力力的的應(yīng)應(yīng)用用課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道洛倫茲力只改變帶電粒子速知道洛倫茲力只改變帶電粒子速度方向，不改變其速度大小度方向，不改變其速度大小2知道質(zhì)譜儀和回旋加速器的構(gòu)造和原理知道質(zhì)譜儀和回旋加速器的構(gòu)造和原理重點(diǎn)難點(diǎn)：質(zhì)譜儀和回旋加速器的原理和應(yīng)重點(diǎn)難點(diǎn)：質(zhì)譜儀和回旋加速器的原理和應(yīng)用用課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案Bv0圖圖3512特點(diǎn)：只改變帶電粒子的特點(diǎn)：只改變帶電粒子的_，不，不改變帶電粒子的改變帶電粒子的_二、質(zhì)譜儀和回旋加速器二、質(zhì)譜儀和回旋加速器1質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀(1)原理圖：如圖原理圖：如圖352圖圖352運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向速度大小速度大小qUqvB質(zhì)量質(zhì)量m質(zhì)量質(zhì)量同位素同位素2回旋加速器回旋加速器(1)構(gòu)造圖：如圖構(gòu)造圖：如圖353圖圖353回旋加速器的核心部件是兩個(gè)回旋加速器的核心部件是兩個(gè)_.D形盒形盒不變不變核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、質(zhì)譜儀工作原理的理解一、質(zhì)譜儀工作原理的理解質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具其結(jié)構(gòu)如圖工具其結(jié)構(gòu)如圖354甲所示，容器甲所示，容器A中含有電中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子經(jīng)過(guò)荷量相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子經(jīng)過(guò)S1和和S2之間的電場(chǎng)加速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半之間的電場(chǎng)加速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線每一條譜上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線每一條譜線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量從譜線的位置可以知道圓周線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀圖圖354即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.如圖如圖355是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，速電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為度分別為B和和E.平板平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板平板S下方有強(qiáng)度為下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是()圖圖355A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C能通過(guò)狹縫能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越來(lái)越靠近狹縫粒子打在膠片上的位置越來(lái)越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小粒子的荷質(zhì)比越小二、對(duì)回旋加速器的正確認(rèn)識(shí)二、對(duì)回旋加速器的正確認(rèn)識(shí)1回旋加速器的原理回旋加速器的原理回旋加速器的工作原理如圖回旋加速器的工作原理如圖356所示放在所示放在A0處的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以某一速率處的粒子源發(fā)出一個(gè)帶正電的粒子，它以某一速率v0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓動(dòng)經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓A0A1時(shí)，我們?cè)跁r(shí)，我們?cè)贏1A1處設(shè)置一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在處設(shè)置一個(gè)向上的電場(chǎng)，使這個(gè)帶電粒子在A1A1處受到一次電場(chǎng)的加速，速率由處受到一次電場(chǎng)的加速，速率由v0增加到增加到v1，然后粒子以速率然后粒子以速率v1在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圖圖356我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，我們知道，粒子的軌道半徑跟它的速率成正比，因而粒子將沿著增大了的圓周運(yùn)動(dòng)又經(jīng)過(guò)半個(gè)因而粒子將沿著增大了的圓周運(yùn)動(dòng)又經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，當(dāng)它沿著半圓弧周期，當(dāng)它沿著半圓弧A1A2到達(dá)到達(dá)A2時(shí)，我時(shí)，我們?cè)趥冊(cè)贏2A2處設(shè)置一個(gè)向下的電場(chǎng)，使粒子又一處設(shè)置一個(gè)向下的電場(chǎng)，使粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到v2.如此繼續(xù)下去，如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A1A1、A3A3等處時(shí)都使它受等處時(shí)都使它受到一個(gè)向上電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到到一個(gè)向上電場(chǎng)的加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A2A2、A4A4等處時(shí)都使它受到一個(gè)向下電場(chǎng)的加速，等處時(shí)都使它受到一個(gè)向下電場(chǎng)的加速，那么，粒子將沿著圖示的螺旋線回旋下去，速率那么，粒子將沿著圖示的螺旋線回旋下去，速率將一步一步地增大將一步一步地增大特別提醒：特別提醒：由上式可以看出，要使粒子射出由上式可以看出，要使粒子射出的動(dòng)能的動(dòng)能Ekm增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及以及D形盒的半徑形盒的半徑R增大，而與加速電壓增大，而與加速電壓U的的大小無(wú)關(guān)大小無(wú)關(guān)(U0)即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖357所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是法中正確的是()圖圖357A增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C減小狹縫間的距離減小狹縫間的距離D增大增大D形金屬盒的半徑形金屬盒的半徑三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法和思路三、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的分析方法和思路1弄清復(fù)合場(chǎng)的組成一般有磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)弄清復(fù)合場(chǎng)的組成一般有磁場(chǎng)、電場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)合，磁場(chǎng)、重力場(chǎng)的復(fù)合，磁場(chǎng)、電場(chǎng)、重力場(chǎng)三者的復(fù)合三者的復(fù)合2正確進(jìn)行受力分析，除重力、彈力、摩擦力正確進(jìn)行受力分析，除重力、彈力、摩擦力外要特別注意靜電力和磁場(chǎng)力的分析外要特別注意靜電力和磁場(chǎng)力的分析3確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，注意運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的結(jié)合受力情況的結(jié)合4對(duì)于粒子連續(xù)通過(guò)幾個(gè)不同情況的場(chǎng)的問(wèn)題，對(duì)于粒子連續(xù)通過(guò)幾個(gè)不同情況的場(chǎng)的問(wèn)題，要分階段進(jìn)行處理要分階段進(jìn)行處理5畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律(1)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)受力平衡列方程求解根據(jù)受力平衡列方程求解(2)當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解應(yīng)用牛頓定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解(3)當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解定理或能量守恒定律求解(4)對(duì)于臨界問(wèn)題，注意挖掘隱含條件對(duì)于臨界問(wèn)題，注意挖掘隱含條件特別提醒：特別提醒：(1)電子、質(zhì)子、電子、質(zhì)子、粒子等一般不計(jì)粒子等一般不計(jì)重力，帶電小球、塵埃、液滴等帶電顆粒一般重力，帶電小球、塵埃、液滴等帶電顆粒一般要考慮重力的作用要考慮重力的作用(2)注意重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，洛倫茲注意重力、電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，洛倫茲力始終和運(yùn)動(dòng)方向垂直、永不做功的特點(diǎn)力始終和運(yùn)動(dòng)方向垂直、永不做功的特點(diǎn)即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)3(杭州高二檢測(cè)杭州高二檢測(cè))一個(gè)帶電粒子以初速度一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，如圖如圖358中的虛線表示在圖所示的幾種情中的虛線表示在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是況中，可能出現(xiàn)的是()圖圖358解析：解析：選選AD.A、C選項(xiàng)中粒子在電場(chǎng)中向下偏選項(xiàng)中粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場(chǎng)后，轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場(chǎng)后，A圖中圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，正確粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，正確C圖中粒子應(yīng)順時(shí)針圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)，錯(cuò)誤同理可以判斷轉(zhuǎn)，錯(cuò)誤同理可以判斷B錯(cuò)，錯(cuò)，D對(duì)對(duì)課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 如圖如圖359所示，一束電子所示，一束電子(電荷量為電荷量為e)以速度以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為、寬度為d的勻的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)入射方向強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)入射方向的夾角是的夾角是30，則電子的質(zhì)量是，則電子的質(zhì)量是_，穿透，穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是磁場(chǎng)的時(shí)間是_圖圖359【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】由于洛倫茲力總是垂直于速度由于洛倫茲力總是垂直于速度方向，若已知帶電粒子的任意兩個(gè)速度方向，方向，若已知帶電粒子的任意兩個(gè)速度方向，就可以通過(guò)作出兩速度的垂線，找出兩垂線的就可以通過(guò)作出兩速度的垂線，找出兩垂線的交點(diǎn)即為帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心交點(diǎn)即為帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如圖如圖3510所示，在圓形區(qū)域所示，在圓形區(qū)域里，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，有一束速率里，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，有一束速率各不相同的質(zhì)子自各不相同的質(zhì)子自A點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，這些質(zhì)子在磁場(chǎng)中這些質(zhì)子在磁場(chǎng)中()A運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角越大越大B運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡越長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡越長(zhǎng)C運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速率越小運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速率越小D運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)越小偏轉(zhuǎn)越小圖圖3510對(duì)質(zhì)譜儀的理解和應(yīng)用對(duì)質(zhì)譜儀的理解和應(yīng)用 如圖如圖3511所示是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀所示是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖設(shè)法將某有機(jī)化合物的氣態(tài)器的工作原理示意圖設(shè)法將某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成正一價(jià)的分子離子分子離擊，失去一個(gè)電子變成正一價(jià)的分子離子分子離子從狹縫子從狹縫S1以很小的速度進(jìn)入電壓為以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)的加速電場(chǎng)區(qū)區(qū)(初速不計(jì)初速不計(jì))，加速后，再通過(guò)狹縫，加速后，再通過(guò)狹縫S2、S3射入磁感射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ.最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面而且平行于狹縫面而且平行于狹縫S3的細(xì)線若測(cè)得細(xì)線到狹縫的細(xì)線若測(cè)得細(xì)線到狹縫S3的距離為的距離為d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式的表達(dá)式圖圖3511【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】電場(chǎng)中粒子做加速運(yùn)動(dòng)，速電場(chǎng)中粒子做加速運(yùn)動(dòng)，速度選擇器則可以使通過(guò)度選擇器則可以使通過(guò)S3的粒子具有相同的的粒子具有相同的速度，磁場(chǎng)中帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)速度，磁場(chǎng)中帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期打到感光片上周期打到感光片上【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】熟練掌握帶電粒子在電場(chǎng)熟練掌握帶電粒子在電場(chǎng)中加速和磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式，中加速和磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式，才能較好地解決題目才能較好地解決題目變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖如圖3512為質(zhì)譜儀的示意為質(zhì)譜儀的示意圖速度選擇部分的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)圖速度選擇部分的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E1.2105 V/m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B10.6 T偏偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B20.8 T求：求：(1)能通過(guò)速度選擇器的粒子速度有多大？能通過(guò)速度選擇器的粒子速度有多大？(2)質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在底片上的質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在底片上的條紋之間的距離條紋之間的距離d為多少？為多少？圖圖3512答案：答案：(1)2105 m/s(2)5.2103 m回旋加速器的應(yīng)用回旋加速器的應(yīng)用 回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子使它獲得回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相連，以便在盒兩盒分別和一高頻交流電源兩極相連，以便在盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)窄縫間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)窄縫都得到加速，兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂都得到加速，兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，粒子最大回，粒子最大回旋半徑為旋半徑為Rm，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3513所示，問(wèn)：所示，問(wèn)：(1)盒中有無(wú)電場(chǎng)？盒中有無(wú)電場(chǎng)？(2)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？(3)所加交流電頻率應(yīng)是多大，粒子角速度為多大？所加交流電頻率應(yīng)是多大，粒子角速度為多大？(4)粒子離開(kāi)加速器時(shí)速度是多大，最大動(dòng)能為多粒子離開(kāi)加速器時(shí)速度是多大，最大動(dòng)能為多少？少？(5)設(shè)兩設(shè)兩D形盒間電場(chǎng)的電勢(shì)差為形盒間電場(chǎng)的電勢(shì)差為U，求加速到上述，求加速到上述能量所需的時(shí)間能量所需的時(shí)間(不計(jì)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不計(jì)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間)圖圖3513【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)交流電的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相交流電的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同回旋加速器才能正常工作同回旋加速器才能正常工作(2)根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求出粒子最大速度根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求出粒子最大速度的表達(dá)式，再據(jù)此判斷它與何物理量有關(guān)的表達(dá)式，再據(jù)此判斷它與何物理量有關(guān)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(吉林市高二檢測(cè)吉林市高二檢測(cè))用回旋加速器用回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的原來(lái)的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法倍，原則上可以采用下列哪幾種方法()A將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍倍B將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍倍C將將D形盒的半徑增大為原來(lái)的形盒的半徑增大為原來(lái)的2倍倍D將將D形盒的半徑增大為原來(lái)的形盒的半徑增大為原來(lái)的4倍倍