高中人教版 (2019)4 质谱仪与回旋加速器课文内容ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)4 质谱仪与回旋加速器课文内容ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了知识点一质谱仪，知识点二回旋加速器，速度方向，D形盒的半径r，磁感应强度B，探究一质谱仪，答案C，探究二回旋加速器，课堂评价，答案BD等内容，欢迎下载使用。

4　质谱仪与回旋加速器
1.图甲为多级加速器的工作原理图,图乙为回旋加速器的工作原理图.两种加速器都能获得能量较大的带电粒子.
粒子的能量从哪里获得?回旋加速器相比多级加速器有什么优点?
答案:粒子的能量都是通过在电场中加速获得的;回旋加速器用磁场控制轨道,使带电粒子转圈,用电场进行加速,回旋加速器占据的空间更小.
1.运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的周期随速度增大而减小.( )2.19世纪末,汤姆孙的学生阿斯顿用质谱仪发现了氖-20和氖-22,证实了同位素的存在.( )3.回旋加速器工作时,电场的周期是变化的.( )4.回旋加速器中,磁场的作用是改变粒子速度的方向,便于多次加速.( )5.利用回旋加速器加速带电粒子,要提高加速粒子的最终能量,应尽可能增大磁感应强度B和电场强度E.( )6.回旋加速器加速的带电粒子,能量达到25~30 MeV后,很难再加速了.( )
质谱仪的工作原理如图所示.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.
1.质量为m、电荷量为q的粒子,从容器A下方的小孔S1离开时的初速度几乎为0,它是如何获得一定的速度进入匀强磁场的?获得的速度大小是多少?
2.同位素的特点是什么?质谱仪是如何区分同位素的?
【典例1】质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,利用相关规律计算出带电粒子的质量.其工作原理如图所示,虚线为某粒子的运动轨迹,由图可知(　　)
A.此粒子带负电B.下极板比上极板电势高C.若只增大加速电压U,则半径r变大D.若只增大入射粒子的质量,则半径r变小
下图为回旋加速器的原理示意图.
1.回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用?
答案:磁场的作用是使带电粒子回旋,电场的作用是使带电粒子加速.
2.为了保证粒子每次经过电场都被加速,对交变电压的周期有什么要求?
3.带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定?与交变电压的大小有关系吗?
【典例2】如图所示,在两个半径均为r=0.1 m的半圆形区域ACD和FGH中,分布有磁感应强度B=0.2 T,垂直于纸面向里的匀强磁场;在相距为d=0.1 m的AD和FH之间分布有电场强度为E=0.1 N/C,方向随时间不断变化的匀强电
1.(多选)回旋加速器工作原理如图所示,它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和交流电源相连接,两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,某一带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,当达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.现要增大带电粒子射出时的动能,下列说法正确的是(　　)
A.增大交流电源的电压B.增大匀强磁场的磁感应强度C.增大交流电源的频率D.增大D形金属盒的半径
2.如图所示,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场(未画出)的磁感应强度和匀强电场的电场强度大小分别为B和E,平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2,平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是(　　)
3.(多选)1932年,物理学家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.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量
解析:离子从加速器的中间位置A附近进入加速器,最后由加速器边缘飞出,选项A正确,选项B错误;加速器中所加的磁场使离子做匀速圆周运动,所加的电场由交流电源提供,用以加速离子.交流电源的周期与离子做圆周运动的周期相同,选项C错误,选项D正确.
情境　有一回旋加速器,其匀强磁场的磁感应强度为B,所加速的带电粒子质量为m,电荷量为q.问题　(1)求回旋加速器所加高频交流电压的周期.(2)如果D形盒的最大半径R=0.6 m,用它来加速质子,能把质量m=1.67×10-27 kg,电荷量q=1.6×10-19 C的质子,从静止加速到具有2.0×107 eV的能量,求所需匀强磁场的磁感应强度B的大小.