第1章 第4节 质谱仪与回旋加速器（课件PPT）-【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）

安培力与洛伦兹力 第一章 第4节　质谱仪与回旋加速器 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 1.知道质谱仪的构造和工作原理. 物理观念 2.知道回旋加速器的构造和工作原理. 物理观念 3.了解回旋加速器的工作基础和影响其最大动能的因素. 科学思维 课前 · 教材预案 课堂 · 深度探究 课末 · 随堂演练 课后 · 限时作业 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 知识点一　质谱仪 可以 课前·教材预案 756.psd 1．工作原理：如图所示，由r＝eq \f(mv,qB)可知，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，如果B、v相同，m不同，则___不同，这样就______把不同的粒子分开． r 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 2．工作过程 (1)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. (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得_____＝eq \f(mv2,r). qU qvB 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 同位素 由上述两式可求出粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r＝eq \f(1,B) eq \r(\f(2mU,q)).根据粒子打在底片上的位置测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的比荷eq \f(q,m). 3．质谱仪的应用 可以测定带电粒子的质量和分析_________. 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 知识点二　回旋加速器 半个 正负 755.psd 1．工作原理 如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差U，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速．D1、D2处于与盒面垂直的匀强磁场B中，所以粒子将在磁场中做匀速圆周运动，经______圆周(半个周期)后，再次到达两盒间的缝隙，控制两盒间电势差，使其恰好改变______，于是粒子在盒缝间再次被加速，如果粒子每次通过盒间缝隙均能被加速，粒子速度就能够增加到很大． 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 周期 破坏 2．周期 粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子做圆周运动的______不变． 3．最大动能 由qvB＝eq \f(mv2,r)和Ek＝eq \f(1,2)mv2得Ek＝__________. 说明：按照狭义相对论，粒子的质量随着速度增加而增大，而质量的变化会导致其回转周期的变化，从而______电场变化周期的同步． eq \f(q2B2r2,2m) 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 1．判断下列说法的正误． (1)回旋加速器工作时，电场必须是周期性变化的．(　　) (2)回旋加速器中，磁场的作用是改变粒子速度的方向，便于多次加速．(　　) (3)粒子在回旋加速器中加速次数的多少是由磁场决定的．(　　) 答案 (1)√　(2)√　(3)× 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 2．(多选)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．速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场．匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为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．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq \f(E,B) D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 答案　ABC 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 解析　因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成了同位素分析的重要工具，选项A正确；在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知，选项B正确；再由qE＝qvB有v＝eq \f(E,B)，选项C正确；在磁感应强度为B0的匀强磁场中R＝eq \f(mv,qB0)，所以eq \f(q,m)＝eq \f(v,B0R)，则越靠近狭缝P，半径R越小，比荷越大，选项D错误. 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 考点一　对质谱仪的理解 课堂·深度探究 757.psd 【例题1】 (多选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S可以发出各种不同的正离子束，离子从S出来时速度很小，可以认为是静止的．离子经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中实线框所示)，并沿着半圆周运动到照相底片上的P点，测得P点到入口处S1的距离为x.下列说法正确的是(　　) 返回目录 物理　选择性必修第二册 　 A．若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越大 B．若离子束是同位素，则x越大，