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1、專題25帶電粒子在復合場中的運動導學案（一）編號14一、學習目標：1．熟練掌握基本儀器的原理，提高處理復合場問題的能力。2．自主學習、合作探究，學會用建立模型的的思想分析復合場的實際應用。3．極度思考，認識電磁現(xiàn)象在社會發(fā)展中的作用。二、考綱要求：1．帶電粒子在勻強電場中的運動Ⅱ2．帶電粒子在勻強磁場中的運動Ⅱ3．質譜儀和回旋加速器Ⅰ三、使用說明和方法指導：1．掌握各種基本模型：速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、霍爾效應、質譜儀、回旋加速器。2．通過探究，明確各種儀器的本質，實際上是帶電粒子在復合場中的直線運動或曲線運動。3．用時30分鐘，定時訓練，高效學習?！菊n內探究案】1.質譜
2、儀例1．如圖所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶等量同種電荷，質量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速度υa＜υb=υc＜υd進入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進入B2磁場，探究1：射向P1、、P2、A1、A2的分別是什么粒子？簡述你的判斷依據(jù)．2．回旋加速器例2.如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質量為m、電量為q的質子，使質子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出．探究1：加速器中勻強磁場B的方向和大小。探究2：設兩D形盒間距離為d，其間電壓為U，電場視為勻強電場，質子每次經(jīng)電場加速后能量增量相等，加速到上述能量所需回旋周數(shù)是多少？探究3：加速到上述能
3、量所需時間為多少？3．速度選擇器例3．圖中為一“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場，使所選電子仍能夠沿水平直線OO'運動，由O'射出。不計重力作用。可能達到上述目的的辦法是探究1：若a板電勢高于b板，磁場方向應怎樣？探究2：使a板電勢低于b板，磁場方向應怎樣？4．磁流體發(fā)電機例4．如圖為磁流體發(fā)電機的示意圖。設兩金屬板間的距離為d，兩極板間勻強磁場的磁感應強度為B。等離子體垂直進入磁場的速度為v,單個離子所帶的電量為q。離
4、子通道（即兩極板內所圍成空間）的等效電阻為r，負載電阻為R。探究1：該發(fā)電機的電動勢是多少？探究2：發(fā)電機的總功率是多少？5．電磁流量計例5．如圖為一電磁流量計的示意圖，其截面為正方形的非磁性管，每邊邊長為d，導電液體流動，在垂直液體流動方向上加一指向紙內的勻強磁場，磁感應強度為B.現(xiàn)測得液體a、b兩點間的電勢差為U，探究：管內導電液體的流量Q.6．霍爾效應例6．如圖所示，厚度為h，寬度為d的導體板放在與它垂直的、磁感應強度為B的勻強磁場中，當電流通過導體板時，在導體的上側面A和下側面A＇之間會產生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應．實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和磁感強度B之間
5、的關系為，式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)．圖中設電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為υ，電荷量為e．探究1：達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體上側面A與側面A那一面的電勢高，簡述你的判斷依據(jù)．探究2：電子所受的洛倫茲力的大小為多少？探究3：當導體上、下兩側之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為多少？探究4：由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)為K＝，其中n代表導體板單位體積中電子的個數(shù)?！靖櫨毩暋?.如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖,如果粒子所具有的速率v=E/B那么( )A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側進入場區(qū),才能沿直線通過 B．帶負電粒子必須沿ba方向從右側進入
6、場區(qū),才能沿直線通過C．不論粒子電性如何,沿ab方向從左側進入場區(qū),都能沿直線通過D．不論粒子電性如何,沿ba方向從右側進入場區(qū),都能沿直線通過2．如圖所示，一導電金屬板置于勻強磁場中，當電流方向向上時，金屬板兩側電子多少及電勢高低，判斷正確的是（）A．左側電子較多，左側電勢較高B．左側電子較多，右側電勢較高C．右側電子較多，左側電勢較高D．右側電子較多，右側電勢較高★3.一個回旋加速器，當外加電場的頻率一定時，可以把質子的速率加速到v，質子所能獲得的能量為E，則：（1）這一回旋加速器加速α粒子的磁感應強度跟加速質子的磁感應強度之比為？（2）這一回旋加速器能把α粒子加速到多大的速度？（
7、3）這一回旋加速器能把α粒子加速到多大的能量？
