人教版 (2019)选择性必修 第二册质谱仪与回旋加速器教学课件ppt

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在科学研究和工业生产中，常需要将不同的带电粒子分开，以便知道其中所含物质的成分，我们已经学习了带电粒子在电场和磁场中的受力情况与运动情况，那么，能不能设计一种装置将不同的带电粒子分开呢?
2、工作原理：将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场,由于粒子质量不同,引起轨迹半不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类。
⑴带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,则有：
⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E，磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场.设轨道半径为r,则有：
1.）作用：产生高速粒子
2.）利用电场加速，利用磁场偏转
问题1：粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗?
问题2：在回旋加速器中，如果两个D型盒不是分别接在高频交流电源的两极上，而是接在直流的两极上，那么带电粒子能否被加速？
问题3：要使粒子每次经过电场都被加速，电极上电压应符合怎样的要求？
交变电压的周期TE = 粒子在磁场中运动的周期TB
问题4：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U，求：从出口射出时，粒子的速度v=?
解：当粒子从D形盒出口飞出时， 粒子的运动半径=D形盒的半径
问题5：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U，求:(1)从出口射出时，粒子的动能Ek=?(2)要增大粒子的最大动能可采取哪些措施?
问题6：D越大，EK越大，是不是只要D不断增大， EK 就可以无限制增大呢?
不能！按照狭义相对论，粒子的质量随速度增大而增大，而质量的变化会导致周期的变化，从而破坏了电场变化周期的同步。实际上，回旋加速器加速的带电粒子，能量达到25~30MeV后，就很难再加速了。
2.交变电场的周期和粒子的运动周期相同，是保证粒子每次经过交变电场时都被加速的前提条件
4.粒子加速的最大速度由盒的直径决定
练习2．如图所示为一回旋加速器，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，电荷量为q，质量为m，不计重力，要增大带电粒子射出时的动能，则下列方法中正确的是： ( )A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小狭缝间的距离C．增大磁场的磁感应强度 D．增大D形金属盒的半径