1.4质谱仪与回旋加速器（教师版） 2024-2025学年高二物理同步学与练（ 人教版2019选择性必修第二册）.pdf

1.4质谱仪与回旋加速器

01学习目标

课程标准物理素养

1.知道质谱仪的构造及

工作原理，会确定粒子在物理观念：利用电场、磁场就可以控制带电粒子的运动，领会电场和磁场的

磁场中运动的半径，会求物质观和电场和磁场对带电粒子的相互作用观。

粒子的比荷。科学思维：经历质谱仪工作原理的推理过程，体会逻辑推理的思维方法。了

2.知道回旋加速器的构造解回旋加速器面临的技术难题，体会科学与技术之间的相互影响。

及工作原理，知道交流电科学探究：探究回旋加速器中交变电流周期和带电粒子在磁场中运动周期的

的周期与粒子在磁场中运关系。

动的周期之间的关系，知科学态度与责任：了解科学研究和工业生产中带电粒子在电磁场的运动的实

道决定粒子最大动能的因际应用，体会物理知识与科学技术的关系。

素。

02思维导图

03知识梳理

（一）课前研读课本，梳理基础知识：

一、质谱仪

1．构造：主要构件有加速电场、偏转磁场和照相底片．

2．运动过程(如图)

12qU

2

(1)加速：带电粒子经过电压为U的加速电场加速，qU＝mv.由此可得v＝.

2m

mv12mU

(2)偏转：垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动，r＝，可得r＝.

qBBq

3．分析：从粒子打在底片D上的位置可以测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的比荷．

4．应用：可以测定带电粒子的质量和分析同位素．

二、回旋加速器

1.回旋加速器的构造：两个D形盒．两D形盒接交流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀强磁场中，如图．

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周期性变化的电场．

作用：带电粒子经过该区域时被加速．

(2)磁场的特点及作用

特点：D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中．

作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，从而改变运动方向，半个圆周后再次进入电场．

04题型精讲

【题型一】质谱仪

1．带电粒子运动分析

1

2

(1)加速电场加速：根据动能定理，qU＝mv.

2

2

mv

(2)匀强磁场偏转：洛伦兹力提供向心力，qvB＝.

r

12mUq

(3)结论：r＝，测出半径r，可以算出粒子的比荷.

Bqm