1.4 质谐仪和回旋加速器（学案）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版）

第一章安培力与洛伦兹力 4.(对回旋加速器的理解)(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两极相连接的两个 D形金属盒,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形金属盒处在 接交流电溯U 垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示,设匀强磁场的磁感:A.增大匀强电场间的加速电压 应强度为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀 B.减小狭缝间的距离 强电场间的加速电压为U,要增大带电粒子(电荷量为q质 C.增大磁场的磁感应强度 量为m,不计重力)射出时的动能,则下列方法正确的是 D.增大D形金属盒的半径 友情提示完成P课时作业(五) °章末复习方案 章末·知识网络 方向:左手定则 磁场对通电导线的作用力 F=BIL(B⊥I 大小 (安培力) F= BILson0(0为B与Ⅰ的夹角) 磁电式电流表 方向:左手定则 磁场对运动电荷的作用力 大小 (洛伦兹力) F= quAsi0(为v与B的夹角) 显像管 安培力与洛伦兹力 匀速圆周运动的条件 匀强磁场 带电粒子在匀强磁场中的运动轨道半径:r=m 运动周期 半径关系 质谱仪 质谱仪与回旋加速器 应用:测粒子质量和比荷 工作基础:粒子做圆周运动的周期与电场变化的周期相等 回旋加速器 局限性:速度太大后粒子的运动周期会变化 15半径r=,又由D=y,"尽 若离 子東是同位素,即q相等,则x越大,离子的质量m越大, 选项A正确B错误:由上式可得①=8,所以只要x 相同,离子的比荷就一定相同,选项D正确,C错误 此时轨道的圆心为O,由几何知识得R=+(R-2),[变式1(1)在a中,被加速电与U加速,由动能定理 解得R=d 有c1=bmx2,解得 质子在磁场中做匀速圆周运动,则有 (2)在b中,e所受的电场力和洛伦兹力大小相等 cobB1=m,所以KB,即4B,得B=4mc B 当磁感应强度较大时,质子从M点射出,此时质子运动了 代入v值得U2=B1d 半个圆周,轨道半径R′4,所/n,得B=4mM, (3)在c中,e受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,由半径公 综上所述,磁感应强度B的大小满足5a 式得R 案wm0∠B=e 代入v值解得R B,WV 第4节质谱仪与回旋加速器 容案(1),/2eU (2)B1d 2n(③h 课前·教材预案 [例题21AB圖由B=m要可得回旋加速器加速质子 教材梳理】 知识点 的最大速度为〃由回旋加速器高频交流电频率等 1.r可以 2.(1)qU(2)q 于质子运动的频率,有f 联立解得质子被加速后 3.同位素 的最大速度不可能超过2π/R,选项A、B正确,C错误;由 知识点二 于α粒子在回旋加速器中运动的频率是质子的,不改 1.半个正负 2.周期 变B和∫,该回旋加速器不能用于加速α粒子,选项D 错误 破坏 变式2]B懈解杬交流电源的周期等于粒子在D形盒中做匀 【自主检测】 速圆周运动的周期,即T=以,由于氚核荷质比小,所以 1.(1)√(2)(3) 2.ABC解析因同位素原子的化学性质完全相同,无法用化 加速氚核的交流电源的周期较大;粒子在回旋加速器中获 学方法进行分析,故质谱仪就成了同位素分析的重要工具,得的最大动能Em=BR,而氚核星小,所以氚核获得 选项A正确;在速度选择器中,带电粒子所受电场力和洛 的最大动能较小,选项B正确 伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向,结合左手定则可 课末·随堂演练 知,选项B正确;再由qE=qB有v=B,选项C正确;在1.CD图离子在区域I内不偏转,则有yB=E,v=B 磁感应强度为B1的匀强磁场中R=mBn,所以m=BR’说明离子有相同速度,选项C正确;在区域Ⅱ内半径相同, 则越靠近狭缝P,半径R越小,比荷越大,选项D错误 由r=加m以知,离子有相同的比荷,选项D正确;至于离 课堂·深度探究 子的电荷与质量是否相等,由题意无法确定,选项A、B 例题1]AD解加速电场中,由=m得,离子出电错误 2.BD)解析带电粒子在磁场中向左偏转,根据左手定则知, 场时速度v= 在偏转磁场中,离子做圆周运动的 该粒子带正电,选项A错误;粒子经过速度选择器时所受 ·137·