第一章 第4节 质谱仪与回旋加速器(课件)-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第4节　质谱仪与回旋加速器 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 [学习目标要求]　1.了解质谱仪的构造及工作原理。2.了解直线多级加速器和回旋加速器的构造及工作原理。3.通过质谱仪和回旋加速器的学习，提高综合运用力学知识和电学知识的能力。 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 质谱仪 1．构造：主要构件有加速_________、偏转_________和照相底片。 2．运动过程(如图) 课前预习·夯基固本 知识点一 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 [想一想] 阿斯顿发明质谱仪后对氖原子核进行了观测，并进而发现了氖－20和氖－22，证实了同位素的存在。如果氖原子核进入质谱仪时的速度相同，根据所学知识判断照相底片上的哪条线是氖－20，哪条线是氖－22? 提示：C为氖－22，D为氖－20。 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 回旋加速器 1．构造：两个D形盒。两D形盒接______流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀强_________中，如图所示。 知识点二 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 2．工作原理 (1)电场的特点及作用 特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在__________________的电场。 作用：带电粒子经过该区域时被_________。 (2)磁场的特点及作用 特点：D形盒处于与盒面垂直的_________磁场中。 作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做_______________运动，从而改变运动_________，_________圆周后再次进入电场。 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 [判一判] (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。(　　) √ × √ × 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 课堂探究·拓展思维 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 如图，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。 例 1 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 [针对训练] 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两种电荷量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点，离子重力不计。则(　　) A．a离子质量比b的大 B．a离子质量比b的小 C．a离子在磁场中的运动时间比b的短 D．a、b离子在磁场中的运动时间相等 BC 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 1 课堂探究·拓展思维 课前预习·夯基固本 课后训练·凝练素养 随堂练习·培养能力 学习任务二　回旋加速器 [导学探究] 劳伦斯设计并研制出了世界上第一台回旋加速器，为进行人工可控核反应提供了强有力的工具，大大促进了原子核、基本粒子的实验研究。 (1)在回旋加速器中运动的带电粒子的动能来自于电场，还是磁场？ (2)带电粒子从回旋加速器中出来时的最大动能与哪些因素有关？ 1 课堂探究·拓展