1.4 洛伦兹力的应用（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案（教科版）

4　洛伦兹力的应用 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 新课程标准 核心目标 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。 1.了解质谱仪和回旋加速器的构造和作用。(物理观念) 2.探究质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理。(科学探究) 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 [知识梳理] 一、利用磁场控制带电粒子运动 1．特点：只改变带电粒子的 ，不改变带电粒子的________ ____。 2．应用：早期电视机显像管利用随电视信号变化的 控制电子束的运动路径。 运动方向 速度大 小 磁场 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 二、质谱仪 1．原理：如图所示。 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 qvB2 质量 6．质谱仪的应用 利用质谱仪可检测 或核物质中的 和不同成分。 化学物质 同位素 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 三、回旋加速器 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，粒子在磁场中做匀速圆周运动。经半个圆周(半个周期)后，当粒子再次到达两盒间的缝隙时， 这时控制两盒间电势差，使其恰好改变正负，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。 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 2．周期 粒子每经过一次加速，其轨道半径就增大一些，但粒子绕圆周运动的周期 。 3．加速条件：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和__________的周期相同。 不变 交变电场 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 [自主评价] 1．判断正误 (1)利用回旋加速器加速带电粒子，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。( ) (2)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。( ) (3)回旋加速器工作时，电场必须是周期性变化的。( ) (4)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。 ( ) √ √ √ √ 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 2．情景思考 在如图所示的质谱仪中： (1)粒子在S1区域做什么运动？ (2)在S2区域做何种运动？ (3)粒子进入磁场时的速率为多大？ (4)粒子在磁场中运动的轨道半径是多大？ [(3)(4)用图中字母表示] 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 要点一　质谱仪的原理及应用 [情景探究]　(1)一束质量、速度和电荷量都不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，它们速度有什么特点？ 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 (2)如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，它们的比荷是否相同？ 提示：(1)相等。(2)不同。 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 1．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 2．质谱仪的工作原理是将粒子源产生的带电粒子，经同一电场加速后再经速度选择器进入同一磁场偏转，从而求出粒子的比荷。 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 [典例1]　质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 (1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小。 (2)氢的三种同位素11H、12H、13H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？ 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 教科物理·选择性必修第二册 返回导航 下页 上页 1．(多选)质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D处有一荧光屏。同位素离子源产生a、b两种电荷