1.4 质谱仪和回旋加速器（分层作业 ）（学生版） 高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）.pdfVIP

第4节质谱仪和回旋加速器

一、质谱仪

1.(S)SS

如图所示是一种质谱仪的原理图，离子源在狭缝1上方，图中未画出产生的带电粒子经狭缝1与2之

间的电场加速后，进入P1和P2两板间相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域．沿直线通过狭缝S3垂直进入

另一匀强磁场区域，在洛伦兹力的作用下带电粒子打到底片上形成一细条纹．若从离子源产生的粒子初速

+qmSSUPPd

度为零、电荷量为、质量为，与之间的加速电压为，和两金属板间距离为，两板间匀强

12112

BSL

磁场的磁感应强度为1，测出照相底片上的条纹到狭缝3的距离．求：

1v

（）粒子经加速电场加速后的速度1；

2PPU

（）1和2两金属板间匀强电场的电压2；

3SB

（）经3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度2.

2.OOH2α

．如图为一种质谱仪工作原理示意图在以为圆心，为对称轴，夹角为的扇形区域内分布着方向

.OHCD.CMM

垂直于纸面的匀强磁场对称于轴的和分别是离子发射点和收集点垂直磁场左边界于，且

OM=d.现有一正离子束以小发散角（纸面内）从C射出，这些离子在CM方向上的分速度均为v.若该离子

0

q

D

束中比荷为的离子都能汇聚到，试求：

m

1CM

（）磁感应强度的大小和方向（提示：可考虑沿方向运动的离子为研究对象）；

2CMθCN

（）离子沿与成角的直线进入磁场，其轨道半径和在磁场中的运动时间；

3CM.

（）线段的长度

二、回旋加速器

320221228230MeV

．年月日我国中核集团全面完成了超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全

DR

面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术，进入国际先进行列。置于真空中的形金属盒半径为，磁感

BU2H）加速，所加交变

应强度为的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压大小恒为。若用此装置对氘核（1

f

电流的频率为。加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（）

AU2HD

．仅增大加速电