物理人教版（2019）选择性必修第二册1.4质谱仪与回旋加速器 课件（共17张ppt）

(课件网) 1.4 质谱仪与回旋加速器 怎么分开电荷量相同，但质量不同的带电粒子？ 质谱仪 阿斯顿 一、质谱仪 一、质谱仪 粒子源 加速电场U 偏转磁场B 照相底片 2.原理： 在电场中加速 在磁场中偏转 质谱线或谱线 则比荷 质量 3.用途： 1.构造： 测量带电粒子的比荷、质量； 分析同位素 1.(多选)利用质谱仪可以分析碘的各种同位素。如图所示，电荷量相同的带正电的131I与127I从容器A下方的小孔S1进入加速电场(初速度不计)，经电场加速后从小孔S2射出，进入垂直纸面的匀强磁场中，最后打在照相底片D上。下列说法正确的是（ ） A.磁场的方向垂直纸面向里 B.打在b处的是127I C.127I在磁场中运动速度更大 D.131I在磁场中运动时间更长 CD 2.质谱仪的原理图如图所示，由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。在速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场(图中未画出)。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过加速电场后，进入速度选择器，并能沿直线穿过速度选择器，从A点垂直MN进入偏转磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的C点。已知速度选择器中的电场方向水平向右、电场强度大小为E，A点到C点的距离为x， 带电粒子所受的重力可忽略不计。求： (1)粒子进入偏转磁场的速度大小v； (2)速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向； (3)加速电场的电势差U。 直线加速器 0 1 2 3 4 5 6 7 8 交变电压 加速电场 斯坦福大学加速器 北京正负电子对撞机 直线加速器占地空间非常大，有的长达几十千米，坐落在两个城市之间 欧内斯特·劳伦斯与他自己发明的回旋加速器 二、回旋加速器 二、回旋加速器 1.构造： 二、回旋加速器 1.构造： 2.原理： （1）粒子经电场加速，经磁场回旋 （2）加速条件： 交流电源的周期等于粒子做圆周运动的周期 一个周期内，粒子加速 次 二、回旋加速器 1.构造： 2.原理： （3）最大动能： 若D形盒半径为R 对某种粒子q、m一定，粒子获得的最大动能由磁感应强度B和回旋加速器的半径R决定，与加速度电压的大小无关。 二、回旋加速器 1.构造： 2.原理： （4）加速次数： （5）运动时间： 加速时间： 回旋时间： 回旋加速器不可无限加速。 粒子速度v接近光速c时，质量变大，在磁场中运动周期改变，与交变电场周期不同步。 只要不断增大回旋加速器的半径R，就能不断提高粒子获得的速度吗？ 实际上，回旋加速器加速的带电粒子，能量达到25~30MeV后，就很难再加速了 3.某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0.5 m，磁感应强度大小为1.12 T，质子加速后获得的最大动能为1.5×107 eV。根据给出的数据，可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为（ ） (忽略相对论效应，1 eV＝1.6×10－19 J) A.3.6×106 m/s　　　B.1.2×107 m/s C.5.4×107 m/s　　　D.2.4×108 m/s C 4.(多选)如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子(电荷量和质子相等，质量为质子的2倍)进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T。忽略粒子在D形盒缝隙间的运动时间和相对论效应，下列说法正确的是( ) A.保持B和T不变，该回旋加速器可以加速质子 B.仅将磁场的磁感应强度变为2倍，该回旋加速器仍可加速粒子 C.保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子(电荷量为质子 的2倍，质量为质子的4倍)，加速后粒子的最大动能是粒子最大动能的2倍 D.保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子(电荷量为质子的2倍，质量 为质子的4倍)，且粒子在回旋加速器中运动的时间与粒子的运动时间相等 CD 5.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大 ... ...