4、冬天家庭中用煤爐做飯時(shí)，煤爐中發(fā)生了哪些反應(yīng)? 寫出有關(guān)化學(xué)方程式。為避免發(fā)生煤氣中毒，應(yīng)采取什么措施?　 有人說“在煤爐上放一壺水，就能防止煤氣重毒”，這種說法是否正確？為什么？　

3、人處在含10%CO₂或含1%CO的空氣中，都會(huì)死亡，其原因是否相同? 為什么?　

2、“碳”和“炭”有什么不同？

1、金剛石和石墨都是由碳元素組成的單質(zhì)，為什么它們的物理性質(zhì)有很大的差別？由石墨制取金剛石的變化屬于物理變化還是化學(xué)變化?

3、二氧化碳

　　　　　　　 與灼熱的炭反應(yīng)：CO₂ + C　 ＝　

　　　　　　 H₂CO₃不穩(wěn)定易分解生成水和二氧化碳：H₂CO₃　 ＝ CO₂ + H₂O)

　　　　 與堿反應(yīng)： CO₂ + Ca(OH)₂ �。健　　　� 現(xiàn)象：澄清的石灰水變　　　

　　　　　　　　　　　 CO₂ + NaOH �。�

　　　 工業(yè)制法：高溫加熱石灰石(大理石) CaCO₃ ＝

　　　　　　　　　　　 藥品　　　　　　　　 　

　 制法　　　　　　　 反應(yīng)原理：CaCO₃ + 2HCl ＝

　　　　　　　　 發(fā)生裝置：固體與液體反應(yīng)不需要加熱的裝置

　　 實(shí)驗(yàn)室制法　 操作步驟：同氫氣實(shí)驗(yàn)室制法。

　　　　　　　　 收集方法：　　　　　　　 ，集滿CO₂的集氣瓶正放在桌上。

　　　　　　　　 驗(yàn)滿方法　　　　　　　　　　　　　　　　　 　

　　　　　　　　 注意事項(xiàng)：a.藥品選用　　　　　　 ，b.操作　　　　　 。

用途：①　　　　　　　 ②　　　　　　　 ③　　　　　　 ④　　　　　　　 　

1、碳的單質(zhì)

金剛石、石墨都是由　　 元素組成的單質(zhì)；無定形碳有　　 、　　 　、　　 和活性炭等四種存在形式，它們都是由　　　 的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。

(1)金剛石、石墨的主要物理性質(zhì)和用途

(2)無定形碳的主要物理性質(zhì)和用途

(3)碳的化學(xué)性質(zhì)

常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)　　　 ，隨著溫度的升高碳的活動(dòng)性大大增強(qiáng)，在高溫或點(diǎn)燃條件下能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　　　　 b不充分燃燒生成CO，化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　

　 在空氣中燃燒時(shí)火焰為　　　 色，在氧氣中燃燒時(shí)火焰為　　　 色。

②與氧化銅反應(yīng)：木炭在高溫條件下與CuO反應(yīng)生成　　 和　　 ，

　 現(xiàn)象　　　　　　　　　 　，化學(xué)方程式為　　　　　　 　　　　　　　。

　 在高溫條件下還能與Fe₂O₃等某些金屬氧化物發(fā)生上述類似反應(yīng)。

物理性質(zhì)：　　　 色　　　 味氣體，　　 溶于水，密度比空氣　　　 �！�

　　　　　 毒性：CO易與人體內(nèi)的　　　 結(jié)合，便　　　 失去輸送氧的能力。

用途：①　　　　　　 　 　②　 　　 　　　

3、了解二氧化碳的物理性質(zhì)及主要用途，掌握二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)，牢記二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法的原理和實(shí)驗(yàn)裝置，會(huì)制取、收集、檢驗(yàn)二氧化碳的操作。

1、知道金剛石、石墨和幾種無定形炭的主要物理性質(zhì)和用途，掌握碳的化學(xué)性質(zhì)�！� 2、知道一氧化碳的物理性質(zhì)，了解一氧化碳的毒性及其對(duì)環(huán)境的污染，強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)，掌握一氧化碳的化學(xué)性質(zhì)，了解一氧化碳的用途。

⑴穿過矩形磁場區(qū)。要先畫好輔助線(半徑、速度及延長線)。

偏轉(zhuǎn)角由sinθ=L/R求出。

側(cè)移由　 R²=L² - (R-y)² 解出。

注意:這里射出速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn)，這點(diǎn)與帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同！

⑵ 穿過圓形磁場區(qū)。畫好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)。

偏角可由　　　　　 求出。

經(jīng)歷時(shí)間由　　　　　 得出。

注意:由對(duì)稱性,射出線的反向延長線必過磁場圓的圓心。

例1．如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子、3為α粒子的徑跡．它們在同一平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r₁＞r₂＞r₃，并相切于P點(diǎn)．設(shè)T、v、a、t分別表示它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過P點(diǎn)算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則(　　 ACD　　 )

A．　　　　　 B．

C．　　　　　 D．

解：T=2πm／qB∝m/q ，A對(duì)　

r=mv／qB　　 v=qBr/m ∝ qr / m, B錯(cuò)

a=v²/r= q²B²r/m² ∝ q²r / m² ， C對(duì)

從P點(diǎn)逆時(shí)針第一次通過圖中虛線MN時(shí)，轉(zhuǎn)過的圓心角θ₁<θ₂<θ₃, D對(duì)。

例2．(16分)如圖所示，紙平面內(nèi)一帶電粒子以某一速度做直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后從上板邊緣平行于板面進(jìn)入兩面平行的金屬板間，兩金屬板帶等量異種電荷，粒子在兩板間經(jīng)偏轉(zhuǎn)后恰從下板右邊緣飛出．已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其重力不計(jì)，粒子進(jìn)入磁場前的速度方向與帶電板成θ＝60°角．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電板板長為l，板距為d，板間電壓為U．試解答：

　 (1)上金屬板帶什么電?

　 (2)粒子剛進(jìn)入金屬板時(shí)速度為多大?

　 (3)圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大?

解：(1)在磁場中向右偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶負(fù)電；在電場中向下偏轉(zhuǎn)，所以上金屬板帶負(fù)電。

(2)設(shè)帶電粒子進(jìn)入電場的初速度為v，在電場中偏轉(zhuǎn)的有

解得

(3)如圖所示，帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力作為向心力，設(shè)磁偏轉(zhuǎn)的半徑為R，圓形磁場區(qū)域的半徑為r，則

由幾何知識(shí)可得　 r=Rsin30°　 ⑤

圓形磁場區(qū)域的最小面積為

例3．如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為R=10cm的圓形筒內(nèi)有B= 1×10^-4 T 的勻強(qiáng)磁場,方向平行于軸線。在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔�，F(xiàn)有一束比荷為q/m=2×10¹¹ C/kg的正離子，以不同角度α入射，最后有不同速度的離子束射出，其中入射角 α=30°,且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是 (　　 C　　 )

A．4×10⁵ m/s　　 B．2×10⁵ m/s　 C． 4×10⁶ m/s　 　D．2×10⁶ m/s

解：作入射速度的垂線與ab的垂直平分線交于O′點(diǎn)， O′點(diǎn)即為軌跡圓的圓心。畫出離子在磁場中的軌跡如圖示：

∠a O′b=2α=60°，　 ∴r=2R=0.2m

例4．電子在勻強(qiáng)磁場中以某固定的正電荷為中心做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．磁場方向與電子運(yùn)動(dòng)平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子速率為v，正電荷與電子的帶電量均為e，電子質(zhì)量為m，圓周半徑為r，則下列判斷中正確的是(　 A B D　 )

　A．如果　　　　 ，則磁感線一定指向紙內(nèi)

　 B．如果　　　　 ，則電子角速度為

C．如果　　　　 　，則電子不能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

D．如果　　　　 ，則電子角速度可能有兩個(gè)值

解:設(shè)F= ke² /r²　 　f=Bev　　 受力情況如圖示：

若F<f ,若磁感線指向紙外，則電子不能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

若F<f , 若磁感線指向紙內(nèi)，磁場力和電場力之和作為向心力,　 A對(duì)。

若F>f ,若磁感線指向紙外， F-f =mω₁ r²

若F>f ,若磁感線指向紙內(nèi)， F+f =mω₂r²

所以，若F>f ,角速度可能有兩個(gè)值，D對(duì)C錯(cuò)。

若2F=f , 磁感線一定指向紙內(nèi)，

F+f =mωr²　　　　 3f =mωr²

3Bev =mωr² =mωv　

B對(duì)。

例5．(8分)如圖所示，虛線所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場，電子束經(jīng)過磁場區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)的方向與原入射方向成θ角。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子之間的相互作用力及所受的重力。求：

　 (1)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑R；

　 (2)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；

　 (3)圓形磁場區(qū)域的半徑r。

解：(1)由牛頓第二定律和洛淪茲力公式得

　　　　　　　　　 　解得　

(2)設(shè)電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則

由如圖所示的幾何關(guān)系得圓心角

所以

(3)由如圖所示幾何關(guān)系可知，

所以

例6．如圖所示，擋板P的右側(cè)有勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里，一個(gè)帶負(fù)電的粒子垂直于磁場方向經(jīng)擋板上的小孔M進(jìn)入磁場,進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向與擋板成30°角，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)后，從擋板上的N孔離開磁場，離子離開磁場時(shí)的動(dòng)能為E_k，M、N相距為L，已知粒子所帶電量值為q，質(zhì)量為m，重力不計(jì)。求：

　 (1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

　 (2)帶電離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

解：(1)　　　　　　　　　 可得：　　　 r=L

可得：

(2)

可得：

例7．(16分)平行金屬板M、N間距離為d。其上有一內(nèi)壁光滑的半徑為R的絕緣圓筒與N板相切，切點(diǎn)處有一小孔S。圓筒內(nèi)有垂直圓筒截面方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電子與孔S及圓心O在同一直線上。M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一質(zhì)量為m，電荷量為e的靜止電子，經(jīng)過M、N間電壓為U的電場加速后射入圓筒，在圓筒壁上碰撞n次后，恰好沿原路返回到出發(fā)點(diǎn)。(不考慮重力，設(shè)碰撞過程中無動(dòng)能損失)求：

⑴電子到達(dá)小孔S時(shí)的速度大�。�

⑵電子第一次到達(dá)S所需要的時(shí)間；

⑶電子第一次返回出發(fā)點(diǎn)所需的時(shí)間。

解： ⑴　 設(shè)加速后獲得的速度為v ，根據(jù)

得

⑵　 設(shè)電子從M到N所需時(shí)間為t₁

則

得

⑶電子在磁場做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為

電子在圓筒內(nèi)經(jīng)過n次碰撞回到S，每段圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角

n次碰撞對(duì)應(yīng)的總圓心角

在磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t₂

(n=1，2，3，……)

例8、在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點(diǎn)(AP＝d)射入磁場(不計(jì)重力影響)。

　⑴如果粒子恰好從A點(diǎn)射出磁場,求入射粒子的速度。

�、迫绻�粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點(diǎn)從磁場中射出，出射方向與半圓在Q點(diǎn)切線方向的夾角為φ(如圖)。求入射粒子的速度。

解： ⑴由于粒子在P點(diǎn)垂直射入磁場，故圓弧軌道的圓心在AP上，AP是直徑�！　　�

設(shè)入射粒子的速度為v₁，由洛倫茲力的表達(dá)式和牛頓第二定律得：

　　　　　　　 解得：

⑵設(shè)O'是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心，連接O' Q，設(shè)O' Q＝R' 。

由幾何關(guān)系得：

由余弦定理得：

解得：

設(shè)入射粒子的速度為v，由

解得：

例9、如圖所示，在區(qū)域足夠大的空間中充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,其方向垂直于紙面向里.在紙面內(nèi)固定放置一絕緣材料制成的邊長為L的等邊三角形框架DEF, ，DE中點(diǎn)S處有一粒子發(fā)射源，發(fā)射粒子的方向皆在圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下，如圖(a)所示.發(fā)射粒子的電量為+q，質(zhì)量為m，但速度v有各種不同的數(shù)值.若這些粒子與三角形框架碰撞時(shí)均無能量損失，且每一次碰撞時(shí)速度方向垂直于被碰的邊.試求：

(1)帶電粒子的速度v為多大時(shí)，能夠打到E點(diǎn)？

(2)為使S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，v應(yīng)為多大？最短時(shí)間為多少？

(3)若磁場是半徑為　　　　　　　 的圓柱形區(qū)

域，如圖(b)所示(圖中圓為其橫截面)，圓柱的軸線通過等邊三角形的中心O，且a=L.要使S點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又回到S點(diǎn)，帶電粒子速度v的大小應(yīng)取哪些數(shù)值？

解：(1) 從S點(diǎn)發(fā)射的粒子將在洛侖茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),即

因粒子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在DE上,每經(jīng)過半個(gè)園周打到DE上一次，所以粒子要打到E點(diǎn)應(yīng)滿足：

由①②得打到E點(diǎn)的速度為

(2) 由題意知, S點(diǎn)發(fā)射的粒子最終又回到S點(diǎn)的條件是

在磁場中粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期

與粒子速度無關(guān),所以, 粒子圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)最少(n=1)時(shí),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短,這時(shí)：

粒子以三角形的三個(gè)頂點(diǎn)為圓心運(yùn)動(dòng),每次碰撞所需時(shí)間:

經(jīng)過三次碰撞回到S點(diǎn),粒子運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間

(3)設(shè)E點(diǎn)到磁場區(qū)域邊界的距離為 L' ,由題設(shè)條件知　

S點(diǎn)發(fā)射的粒子要回到S點(diǎn)就必須在磁場區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng),

即滿足條件:　　　 即

又知

當(dāng)n=1時(shí)，R=L/2　　 當(dāng)n=2時(shí)，R=L/6

當(dāng)n=3時(shí)，R=L/10　 當(dāng)n=4時(shí)，R=L/14

所以,當(dāng)n=3、4、5…時(shí)滿足題意.

由于　　　　 , 代入上式得

解得速度的值：

2.帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法

(1)圓心的確定

　　 如何確定圓心是解決問題的前提，也是解題的關(guān)鍵．首先,應(yīng)有一個(gè)最基本的思路：即圓心一定在與速度方向垂直的直線上．圓心位置的確定通常有兩種方法:

　 a.已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．

　 b. 已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線,連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))．

(2)半徑的確定和計(jì)算

　　 利用平面幾何關(guān)系,求出該圓的可能半徑(或圓心角)．并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：

　 a. 粒子速度的偏向角(φ)等于回旋角 (α)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖)，即．φ=α=2θ=ωt

　　 b. 相對(duì)的弦切角(θ)相等，與相鄰的弦切角(θ’)互補(bǔ)，即．θ+θ’ =180°

(3) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定

a.　 直接根據(jù)公式 t =s / v 或 t =α/ω求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間t

b.　 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為α時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：