1.4 质谱仪与回旋加速器（7大题型）（学生版） 2024-2025学年高二物理同步题型分类讲与练（人教版2019选择性必修第二册）.pdf

1.4质谱仪与回旋加速器

知识点1质谱仪

1、基本构造

2、工作原理

如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初

速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D

上。

122qU

（1）在加速电场中，由动能定理得qUmv，粒子出加速电场时，速度v。①

2m

E

（2）在速度选择器中，只有做匀速直线运动的粒子才能通过，由平衡条件有qEqvB1，得v。

B

1

2

vmv

（3）在偏转磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力qvB2m，故轨道半径r②

rqB2

22

12mUq2UqBr

2

由①②得轨道半径r，比荷，质量m。

22

BqmBr2U

22

3、应用

质谱仪最初是由阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氛-20和氖-22的质谱线，证实了同位素的存在。后

来经过多次改进，质谱仪已经是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的十分精密的重要仪器，是科学研

究和工业生产中的重要工具。【注】电荷量相同、质量不同的粒子打在感光片的不同位置，不同质量对应

不同的谱线，称为质谱线。

知识点2回旋加速器

1、基本构造

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。

2、工作原理

放在A处的粒子源发出一个带正电的粒子，它以某一速率v，垂直进入匀强磁场中，在磁场中做匀速

00

圆周运动。经过半个周期，当它沿着半圆AA