质谱仪与回旋加速器课件-高二下学期物理人教版选择性.pptx

第一章安培力与洛伦兹力;1.掌握质谱仪的工作原理及其应用.;;电场能否实现？;U;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。;;在粒子物理学的研究中，经常需要用高能量的粒子作为“炮弹”去轰击未知原子，以便“打开”其内部结构。那如何才能获得需要的高能粒子呢？;?;斯坦福大学加速器;2.能不能设计一种能实现多次加速，又减少占地空间的加速器呢？;1.回旋加速器的构造

①粒子源；②两个中空D形盒；③匀强磁场；④交流电源；⑤粒子引出装置.;（1）磁场的作用

带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期与速率、半径均无关（），带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速。

（2）电场的作用

回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。;（3）交变电场的作用及变化周期

为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同（）的交变电压。

（4）带电粒子的轨迹特点

粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，但粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期不变。

（5）因为两个D形盒之间的窄缝很小，所以带电粒子在电场中的加速时间可以忽略不计。;3.带电粒子的最终能量;这个过程看似可以一直进行下去，但实际上由于相对论的效应，粒子的质量会随着速度增，圆周运动的周期也增加，这样电场于运动不在同步，也就没办法加速了。;1.质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要设备，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(速度可视为零)，经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点.设P到S1的距离为x，则（）

A.只要x相同，对应的离子质量一定相同

B.只要x相同，对应的离子电荷量一定相同

C.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大

D.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小;2.(多选)如??是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(H)和氦核(He)。下列说法中正确的是()

A．它们的最大速度相同

B．它们的最大动能相同

C．它们在D形盒中运动的周期相同

D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

;3.同一种带电粒子以不同的速度垂直磁场便捷、垂直磁感线射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知：

（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？

（2）这些速度的大小关系为？

（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3

点所用时间的大小关系是？;4.如图所示为质谱仪的示意图，速度选择器部分的匀强电场的电场强度为E＝1.2×105V/m，匀强磁场的磁感应强度为B1＝0.6T；偏转分离器的磁感应强度为B2＝0.8T.求：(已知质子质量为1.67×10－27kg，元电荷e＝1.60×10－19C)

(1)能通过速度选择器的粒子的速度大小；;构造