2026高考物理一轮复习：洛伦兹力与现代科技 专项训练【含答案】.pdfVIP

第61课时洛伦兹力与现代科技

r目标要求］1.理解质谱仪的工作原理，会算粒子的比荷。2.理解回旋加速器的工作原理，会算粒子的

最大动能和交流电的频率。3.理解电场与磁场及其叠加场的科技应用实例的原理。

考点一质谱仪

1.作用

测量带电粒子的质量和分离同位素。

2.原理(如图所示)

767370

(1)加速电场：如

2

(2)偏转磁场：qvB=^~,Z=2r；

例【1】如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，

自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射

入磁场的速度大小为电，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在的中点射出；MN长为I。不重

力影响和离子间的相互作用。求：

(1)磁场的磁感应强度大小；

(2)甲、乙两种离子的比荷之比。

答案(1产(2)1:4

解析(1)设甲种离子所带电荷量为G、质量为mi,在磁场中做匀速圆周运动的半径为Ri,磁场的磁感应

强度大小为B,由动能定理有

qxU=\mv-i2①

由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有

q\V\B=mr^-②

Ri

由几何关系知

2Ri=l③

由①②③式得

“合④

(2)设乙种离子所带电荷量为伏、质量为机2,射入磁场的速度为也，在磁场中做匀速圆周运动的半径为。

同理有

q2U=^m2V22⑤

-

q2V?B—m2二⑥

R2

由题给条件有

2=g⑦

由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙两种离子的比荷之比为红：.=1：4。

mm

12

考点二回旋加速器

1.构造

如图所示，Di、D2是半圆金属盒，D形盒处于匀强磁场中，D形盒的缝隙处接交流电源。

接交流电源

2.原理

交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D形盒缝隙就被加速一次。

3.最大动能

由粒子获得的最大动能由磁感应强度3和盒半径R决定,与加

Kzzm,

速电压无关。

4.运动时间的算

(1)粒子在磁场中运动一个周期，被电场加速两次，每次增加动能qU,加速次数=需，粒子在磁场中运

动的总时间力==兜•写=嚅。