课时14-质谱仪与回旋加速器(课件)2020-2021学年高二物理(新教材人教版选择性必修第二册).ppt

1、1.4 质谱仪与回旋加速器质谱仪与回旋加速器自主预习重点探究反馈练习新教材新教材选择性必修选择性必修2【学习目标】【学习目标】1.掌握掌握质谱仪的结构及工作原理，掌握粒子在磁场中运动的半径和粒子质谱仪的结构及工作原理，掌握粒子在磁场中运动的半径和粒子的比荷的比荷.2.知道回旋加速器的构造及工作原理，知道交流电的周期与粒子在磁场知道回旋加速器的构造及工作原理，知道交流电的周期与粒子在磁场中运动的周期之间的关系，知道决定粒子最大动能的因素中运动的周期之间的关系，知道决定粒子最大动能的因素.1自主预习1.质谱仪构造：主要构件有加速 、偏转 和照相底片.2.运动过程(如图)一、质谱仪一、质谱仪电场磁场

2、qU(2)垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，r_，可得r_.3.分析：从粒子打在底片D上的位置可以测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的 .比荷1.回旋加速器的构造：两个D形盒，两D形盒接 流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀强 中，如图.2.工作原理(1)电场的特点及作用特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在 的电场.作用：带电粒子经过该区域时被 .二、回旋加速器二、回旋加速器交磁场周期性变化加速(2)磁场的特点及作用特点：D形盒处于与盒面垂直的 磁场中.作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做 运动，从而改变运动 ，圆周后再次进入电场.匀强匀速圆周方向半个2知识点一 质谱仪【交流讨论】如

3、图所示为质谱仪原理示意图.设粒子质量为m、电荷量为q，加速电场电压为U，偏转磁场的磁感应强度为B，粒子从容器A下方的小孔S1飘入加速电场，其初速度几乎为0.则粒子进入磁场时的速度是多大？打在底片上的位置到S3的距离多大？【深度理解】【深度理解】【例1】质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图3所示.离子源S产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点.设P到S1的距离为x，则（）A.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小B.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大C.

4、只要x相同，对应的离子质量一定相同D.只要x相同，对应的离子的电荷量一定相等【例2】如图所示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器.速度选择器内正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是（）A.粒子带正电B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【解析】由粒子在磁场中的运动轨迹结合左手定则知，粒子带正电，粒子在速度选择器中所受电场力向右，则洛伦兹力向左，由左手定则可

5、知磁场方向垂直纸面向外，故A、B正确；3知识点二 回旋加速器【例3】(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图11所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子(电荷量为q、质量为m，不计重力)射出时的动能，则下列方法中可行的是（）A.增大匀强电场间的加速电压B.减小狭缝间的距离C.增大磁场的磁感应强度D.增大D形金属盒的半径由此可知动能与加速电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，就可以增加粒子射出时的动能，故C、D正确，A、B错误.4反馈练习