2026屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第3講

洛倫茲力與現(xiàn)代科技課標(biāo)解讀

將抽象的物理規(guī)律與改變世界的現(xiàn)代技術(shù)緊密相連，旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任。直擊高考

復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.理解質(zhì)譜儀的工作原理，會(huì)計(jì)算粒子的比荷。2.理解回旋加速器的工作原理，會(huì)計(jì)算粒子的最大動(dòng)能和交流電頻率。3.理解電場與磁場疊加場的科技應(yīng)用實(shí)例的原理?；A(chǔ)點(diǎn)1

質(zhì)譜儀問題與思考：不同的粒子有不同的質(zhì)量和帶電量，那怎么將粒子束中的粒子分開呢？方案一：先用加速電場加速比荷不同的帶電粒子，再用勻強(qiáng)電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，從而把它們分開。原理圖如圖所示：U0LyUdm,q（1）先加速問題與思考：不同的粒子有不同的質(zhì)量和帶電量，那怎么將粒子束中的粒子分開呢？方案一：先用加速電場加速比荷不同的帶電粒子，再用勻強(qiáng)電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，從而把它們分開。原理圖如圖所示：（2）再偏轉(zhuǎn)（類平拋運(yùn)動(dòng)）由粒子的軌跡方程可知，粒子的軌跡與粒子的性質(zhì)無關(guān)，無法分開比荷不同的粒子。質(zhì)譜儀思考討論：如何分開電量相同而質(zhì)量不同的帶電粒子？（1）先加速由：得：U0Bm,q（2）再偏轉(zhuǎn)(勻速圓周運(yùn)動(dòng)）得：由粒子的軌道半徑表達(dá)式可知，比荷不同的帶電粒子的半徑不同，這種方法可以分開比荷不同的粒子。質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)及作用：①電離室：使中性氣體電離，產(chǎn)生帶電粒子②加速電場：使帶電粒子獲得速度③粒子速度選擇器：以相同速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場④偏轉(zhuǎn)磁場：使不同帶電粒子偏轉(zhuǎn)分離⑤照相底片：記錄不同粒子偏轉(zhuǎn)位置及半徑質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。電荷量相同，質(zhì)量不同的同位素，經(jīng)同一電場U0加速后，經(jīng)S3孔進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，由于其圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不同，就會(huì)打在照相底片D的不同位置，出現(xiàn)一系列的譜線（叫作質(zhì)譜線）。例如：氕、氘、氚三種同位素（q相同，m不同）情境分析：

√

基礎(chǔ)點(diǎn)2

回旋加速器思考與討論：在粒子物理學(xué)的研究中，經(jīng)常需要極高能量的粒子作為“炮彈”去轟擊未知原子，以便“打開”其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。那如何才能獲得需要的高能粒子呢？讓粒子在電場中進(jìn)行加速，加速電壓越高，粒子獲得的動(dòng)能就越高。直線加速器設(shè)電子進(jìn)入第n個(gè)圓筒后的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理有：缺點(diǎn):多級(jí)直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。回旋加速器回旋加速器的結(jié)構(gòu)及作用①兩個(gè)大磁極：在帶電粒子運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的勻強(qiáng)

磁場，使帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。②兩個(gè)D形盒：D形盒內(nèi)部有磁場沒有電場。使帶電粒

子的圓周運(yùn)動(dòng)不受電場影響。③D形盒間的窄縫：使帶電粒子在這一區(qū)間被電場加速。④交變電場：交變電場的周期等于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。使帶電粒子在D形盒間的窄縫被加速。思考：帶電粒子在回旋加速器中加速，最終能達(dá)到多大的速度呢？這個(gè)最大速度與加速電壓的大小有關(guān)系嗎？

當(dāng)軌跡半徑r達(dá)到D形盒最大半徑R時(shí)，此時(shí)粒子速度達(dá)到最大。

粒子加速的最大速度由盒的半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關(guān)?；匦铀倨鞯膸讉€(gè)常用結(jié)論1.交變電流周期：2.粒子時(shí)的速度：3.離開時(shí)的動(dòng)能：4.一共加速次數(shù)：5.磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)間：6.電場運(yùn)動(dòng)時(shí)間：每換一種粒子都得調(diào)整交變電流周期速度與D型盒半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，與U無關(guān)動(dòng)能與D型盒半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，與U無關(guān)加速次數(shù)與D型盒半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電壓U有關(guān)磁場時(shí)間與D型盒半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電壓U有關(guān)電場時(shí)間與縫間距、D型盒半徑、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電壓U有關(guān)

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基礎(chǔ)點(diǎn)3

電場與磁場疊加的應(yīng)用實(shí)例分析平行板中電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來，所以叫做速度選擇器。請(qǐng)思考它能選擇出來多大的速度的粒子？若qE=Bqv粒子將以速度v做勻速直線即若向右偏若向左偏粒子將以速度v做勻速直線思考：若將粒子從右邊射入，粒子還能在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)嗎？速度選擇器速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。

C

等離子束平行金屬板之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場，電荷在洛倫茲力偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到兩金屬板，讓兩金屬板帶上等量異種電荷，這樣兩極板間便產(chǎn)生了電勢(shì)U,U會(huì)不斷增大嗎？BvvvvUqEBqv磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)原理

生電勢(shì)差