质谱仪与回旋加速器 导学案 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docxVIP

高二物理课型：新授导学案编写：教师寄语：万石谷，粒粒积累；千丈布，根根织成。

第一章安培力与洛伦兹力

1.4质谱仪与回旋加速器

班级：姓名：

1.知道质谱仪的构造和原理。

2.知道回旋加速器的构造和原理。

3.会利用力和运动的知识分析带电粒子的运动情况。（重点，难点）

【学习任务一】质谱仪

1、质谱仪的结构及原理

电离室：

加速电场：

关系式：速度：

偏转磁场：使不同带电粒子偏转分离，做运动。

关系式：半径：

照相底片：记录不同粒子偏转位置及半径

质谱仪的作用：测定带电粒子的和分析。

质量：比荷：

【例1】(多选)如图所示是质谱议的工作原理示意图。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和匀强电场的强度分别为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下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()

A.质谱仪是分析同位素的重要工具

B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

【学习任务二】回旋加速器

1、回旋加速器工作原理

电场对带电粒子：

磁场场对运动电荷：

2、合作探究

思考1：交变电场的周期多大呢？

思考2：粒子加速后的最大速度或最大能量是多少，它们由什么因素决定？

【例2】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(12H)和氦核(

A．它们的最大速度相同

B．它们的最大动能相同

C．两次所接高频电源的频率相同

D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

【当堂检测】

1.1922年英国物理学家和化学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（）

A．该束带电粒子带负电

B．速度选择器的P1极板带负电

C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小

D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大

2.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（）

A．增大匀强电场间的加速电压

B．减小磁场的磁感应强度

C．减小周期性变化的电场的频率

D．增大D形金属盒的半径

3.如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。下列说法正确的是（）

A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子的能量E将越大

B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变，D形盒半径R越大，质子的能量E将越大

C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子在加速器中的运动时间将越长

D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子在加速器中的运动时间将越短