14質(zhì)譜儀與回旋加速器課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器怎么分開電荷量相同，但質(zhì)量不同的帶電粒子？質(zhì)譜儀阿斯頓一、質(zhì)譜儀一、質(zhì)譜儀粒子源加速電場U偏轉(zhuǎn)磁場B照相底片2.原理：在電場中加速在磁場中偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜線或譜線則比荷質(zhì)量3.用途：1.構(gòu)造：測量帶電粒子的比荷、質(zhì)量；分析同位素1.(多選)利用質(zhì)譜儀可以分析碘的各種同位素。如圖所示，電荷量相同的帶正電的131I與127I從容器A下方的小孔S1進(jìn)入加速電場(初速度不計(jì))，經(jīng)電場加速后從小孔S2射出，進(jìn)入垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中，最后打在照相底片D上。下列說法正確的是（

）A.磁場的方向垂直紙面向里B.打在b處的是127IC.127I在磁場中運(yùn)動(dòng)速度更大D.131I在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間更長CD2.質(zhì)譜儀的原理圖如圖所示，由加速電場、速度選擇器和偏轉(zhuǎn)磁場組成。在速度選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)。偏轉(zhuǎn)磁場是一個(gè)以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場。一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過加速電場后，進(jìn)入速度選擇器，并能沿直線穿過速度選擇器，從A點(diǎn)垂直MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場。帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達(dá)照相底片的C點(diǎn)。已知速度選擇器中的電場方向水平向右、電場強(qiáng)度大小為E，A點(diǎn)到C點(diǎn)的距離為x，帶電粒子所受的重力可忽略不計(jì)。求：(1)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場的速度大小v；(2)速度選擇器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小和方向；(3)加速電場的電勢差U。直線加速器012345678交變電壓加速電場斯坦福大學(xué)加速器北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)直線加速器占地空間非常大，有的長達(dá)幾十千米，坐落在兩個(gè)城市之間歐內(nèi)斯特·勞倫斯與他自己發(fā)明的回旋加速器二、回旋加速器二、回旋加速器1.構(gòu)造：二、回旋加速器1.構(gòu)造：2.原理：（1）粒子經(jīng)電場加速，經(jīng)磁場回旋（2）加速條件：交流電源的周期等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期一個(gè)周期內(nèi)，粒子加速

次二、回旋加速器1.構(gòu)造：2.原理：（3）最大動(dòng)能：若D形盒半徑為R

對(duì)某種粒子q、m一定，粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回旋加速器的半徑R決定，與加速度電壓的大小無關(guān)。二、回旋加速器1.構(gòu)造：2.原理：（4）加速次數(shù)：（5）運(yùn)動(dòng)時(shí)間：加速時(shí)間：回旋時(shí)間：回旋加速器不可無限加速。粒子速度v接近光速c時(shí)，質(zhì)量變大，在磁場中運(yùn)動(dòng)周期改變，與交變電場周期不同步。只要不斷增大回旋加速器的半徑R，就能不斷提高粒子獲得的速度嗎？實(shí)際上，回旋加速器加速的帶電粒子，能量達(dá)到25~30MeV后，就很難再加速了3.某小型醫(yī)用回旋加速器，最大回旋半徑為0.5m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.12T，質(zhì)子加速后獲得的最大動(dòng)能為1.5×107eV。根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算質(zhì)子經(jīng)該回旋加速器加速后的最大速率約為（

）(忽略相對(duì)論效應(yīng)，1eV＝1.6×10－19J)A.3.6×106m/s

B.1.2×107m/sC.5.4×107m/s

D.2.4×108m/sC

CD5.回旋加速器是用來加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒內(nèi)的窄縫中形成勻強(qiáng)電場，使粒子每次穿過窄縫時(shí)都能被加速，加速電壓大小始終為U，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax。求：(1)所加交流電源頻率；(2)粒子離開加速器時(shí)的最大動(dòng)能；(3)粒子被加速次數(shù)