第一章 第4节 质谱仪与回旋加速器-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评课件（人教版）

课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 第4节　质谱仪与回旋加速器 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道回旋加速器、质谱仪的基本构造、原理及用途。 2.会利用相关规律解决质谱仪、回旋加速器问题。 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 课前 自主梳理 　质谱仪 1．原理图：如图所示。 2．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得___________＝eq \f(1,2)mv2。 qU 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 同位素 3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力： ___________＝eq \f(mv2,r)。 4．结论：r＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2mU,q))。测出粒子的轨迹半径r，可算出粒子的质量m或比荷eq \f(q,m)。 5．应用：可以测定带电粒子的质量和分析___________。 qvB 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 × √ (1)利用质谱仪可以测定带电粒子的电量和质量。( ) (2)因不同原子的质量不同，所以同位素在质谱仪中的轨道半径不同。( ) 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 相同 不变 　回旋加速器 1．构造图：如图所示。 2．核心部件：两个半圆金属盒。 3．原理：高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期___________，粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子做圆周运动的周期___________。 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 √ × √ × (1)回旋加速器的半径越大，带电粒子获得的最大动能就越大。( ) (2)回旋加速器的加速电压越高，带电粒子获得的最终动能越大。( ) (3)利用回旋加速器加速带电粒子时，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R。( ) (4)随着粒子速度的增加，缝隙处电势差的正负改变应该越来越快，以便能使粒子在缝隙处刚好被加速。( ) 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 课堂 重点探究 　eq \a\vs4\al(质谱仪 ) [思考探究] 如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？ 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 提示：质谱仪工作原理：带电粒子经加速电场U加速，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场B，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上。由动能定理知qU＝eq \f(1,2)mv2，粒子进入磁场时的速度大小为v＝ eq \r(\f(2qU,m))，在磁场中运动的轨道半径为r＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2mU,q))，所以打在底片上的位置到S3的距离为eq \f(2,B) eq \r(\f(2mU,q))。 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 [思维深化] 1．加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得 qU＝eq \f(1,2)mv2　① 2．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB＝meq \f(v2,r)　② 3．由①②两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷eq \f(q,m)等。其中由r＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2mU,q))可知电荷量相同时，半径将随质量的变化而变化。 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 　(2018·全国卷Ⅲ)如图所示，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v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计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。 课前自主梳理 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 【解析】　(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有 q1U＝eq \f(1,2)m1veq \o\al(2,1)　① 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 q1v1B＝m1eq \f(v\o\al(2,1),