专题 第四节 质谱仪与回旋加速器 题型分析-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版选择性必修第二册）

专题　质谱仪与回旋加速器  题型分析

专题一 质谱仪

例1 如图所示是质谱仪工作原理的示意图，带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为0)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则(　　)

A．a的质量一定大于b的质量

B．a的电荷量一定大于b的电荷量

C．a运动的时间大于b运动的时间

D．a的比荷大于b的比荷

解析　设粒子经电场加速后的速度大小为v，在磁场中做圆周运动的半径为r，电荷量和质量分别为q、m，打在感光板上的距离为s.根据动能定理，得qU＝mv2，v＝，由qvB＝m，r＝＝，则s＝2r＝，得到＝，x1<x2，U、B相同，则>.

答案　D

归纳总结：质谱仪的主要原理是带电粒子在磁场中的偏转，在现代科学技术中有着重要作用．处理这类习题时要注意对带电粒子运动过程的分析．

专题二 回旋加速器

例2 回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R．两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．被加速粒子的质量为m、电荷量为＋q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0，周期T＝．一束该种粒子在t＝0～时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零．现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用．求：