质谱仪与回旋加速器课件-高二下学期物理人教版选择性(1).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.;在科学研究和工业生产中，常需要将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分。利用所学的知识，你能设计一个方案，以便分开电荷量相同、质量不同的带电粒子吗？;质谱仪是科学研究中用来分析同位素和测量带电粒子质量的重要工具。;质谱仪主要由以下几部分组成：

①带电粒子注入器

②加速电场(U)

③速度选择器(B1、E)

④偏转磁场(B2)

⑤照相底片;2.质谱仪的工作原理;电荷量相同，质量不同的同位素，经同一电场U0加速后，经S3孔进入匀强磁场，由于其圆周运动的轨道半径不同，就会打在照相底片D的不同位置，出现一系列的谱线（叫作质谱线）。;（2）质谱仪测粒子的比荷、质量;思考：在粒子物理学的研究中，经常需要高能粒子做为“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？;1932年物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内对带电粒子进行多次加速。;知识点二：回旋加速器;带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期：;接高频

电源;2.粒子在磁场区域的运动周期和交变电场的周期;接高频

电源;思考：带电粒子被加速的次数与加速电压的大小之间有什么关系呢？;思考：增大D形的半径R，粒子能获得的最大速度就增大，那么是不是只要不断增大D形盒的半径，就可以使粒子速度无限制增大呢？;3.粒子的最大速度和最大动能;1．质谱仪是一种测定带电粒子质量或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.质谱仪的原理如图所示，由加速电场和偏转磁场组成，虚线AD上方区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。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C点，b离子恰好打在D点。离子重力不计。则（）

A．两个离子均为负离子

B．a离子质量比b离子质量小

C．a、b离子在磁场中的运动时间相等

D．若增大加速电场的电压U，则两离子在偏转磁场中运动的半径都变大;3.（多选）1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()

A．带电粒子由加速器的中心附近进入加速器

B．带电粒子由加速器的边缘进入加速器

C．电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转

D．离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关;4.（多选）如图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