人教版選擇性必修第二冊(cè)1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器課件（18張）

橫縣百合完全中學(xué)：韋衍虎182761435371.4質(zhì)譜儀與回旋加速器問題導(dǎo)入

在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，常需要將一束帶等量電荷的粒子分開，以便知道其中所含物質(zhì)的成分。利用所學(xué)的知識(shí)，你能設(shè)計(jì)一個(gè)方案，以便分開電荷量相同、質(zhì)量不同的帶電粒子嗎?

質(zhì)譜儀是用來(lái)分離同位素、檢測(cè)它們的相對(duì)原子質(zhì)量和相對(duì)豐度的儀器。

我們知道，電場(chǎng)可以對(duì)帶電粒子施加作用力，磁場(chǎng)也可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子施加作用力。一、質(zhì)譜儀1.質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)離子源加速電場(chǎng)U偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B照相底片2.質(zhì)譜儀的工作原理①在電場(chǎng)中加速②在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，洛倫茲力提供向心力聯(lián)立兩個(gè)式子得：③在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，偏轉(zhuǎn)的距離為xxx=2r④由上式可得粒子的質(zhì)量和比荷⑤由上式可知同位素電荷量相同，但質(zhì)量有微小差別。那x就會(huì)不同，也就是說(shuō)在照相底片上會(huì)打到不同的位置，從而在底片上出現(xiàn)一系列的分立的亮線，這就稱為質(zhì)譜線或譜線。例1：同一種帶電粒子以不同的速度垂直磁場(chǎng)便捷、垂直磁感線射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知：（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？（2）這些速度的大小關(guān)系為？（3）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間的大小關(guān)系是？課堂練習(xí)3v1<v2<v3t1=t2=t3二、回旋加速器1.多級(jí)直線加速器

加速原理：利用加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電粒子的動(dòng)能增加，qU=ΔEk。

各加速區(qū)的兩板之間用獨(dú)立電源供電，所以粒子從P2飛向P3，從P4飛向P5、、、、、時(shí)不會(huì)減速。

直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。有的長(zhǎng)達(dá)幾十千米，坐落在兩個(gè)城市之間、、、、、2.回旋加速器①基本結(jié)構(gòu)粒子源接交流電源金屬盒內(nèi)部的電場(chǎng)為零②工作原理正電A0v0A/2v1A1A/1A2v2粒子就會(huì)不斷的加速a、粒子源發(fā)出粒子b、在磁場(chǎng)中做半個(gè)周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)c、在電場(chǎng)中加速思考與討論：怎么控制電場(chǎng)的變化呢？周期

，與速度無(wú)關(guān)，故周期始終不變。同頻變化粒子將會(huì)從粒子引出口飛出D形盒，結(jié)束加速的過程當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與D形盒半徑R相同時(shí)r=R最大速度最大動(dòng)能U每次ΔvΔr次數(shù)少t短U每次ΔvΔr次數(shù)多t長(zhǎng)例2：回加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為0開始加速。根據(jù)回旋加速器的這些數(shù)據(jù)估算該粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能。課堂練習(xí)解：當(dāng)帶電粒子離開回旋加速器時(shí)其速度達(dá)到最大，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由所以加速次數(shù)：所以加速總時(shí)間：

如已知