人教版高中物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力4质谱仪与回旋加速器课件（62页ppt）

(课件网) 第一章　安培力与洛伦兹力 4.质谱仪与回旋加速器 核心素养： 1. 了解质谱仪和回旋加速器的构造、原理及用途.（物理观念） 2. 会利用圆周运动知识和功能关系分析质谱仪和回旋加速器的工作过程.（科学 思维） 3. 会利用相关规律解决质谱仪、回旋加速器问题.（科学态度与责任） 第*页 研习任务一　质谱仪 合作　讨论 如图所示为质谱仪原理示意图.设粒子质量为m、电荷量为q，加速电场电压为U，偏 转磁场的磁感应强度为B，粒子从容器A下方的小孔S1飘入加速电场，其初速度几乎为 0.则粒子进入磁场时的速度是多大？打在底片上的位置到S3的距离多大？ 教材　认知 1. 构造：主要构件有 、 和照相底片. 加速电场　 偏转磁场　 要点　归纳 2. 应用：测量带电粒子的质量和分析同位素. 研习　经典 [典例1]　如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电 场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场，带电量为＋q、质量为m的粒子，由 静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动，忽略重力 的影响，求： （1）匀强电场场强E的大小； （2）粒子从电场射出时速度v的大小； （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R. 名师点评 　　质谱仪其实是带电粒子在组合场中运动的一个应用，只要熟知带电粒子在电场和 磁场中的运动规律就可以轻松解答这类问题. 对应　训练 ABD A. 粒子一定带正电 D. 若一束离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点， 则该束离子具有相同的比荷 第*页 研习任务二　回旋加速器 合作　讨论 劳伦斯设计并研制出了世界上第一台回旋加速器，为进行人工可控核反应提供了强有 力的工具，大大促进了原子核、基本粒子的实验研究.请思考： （1）在回旋加速器中运动的带电粒子的动能来自于电场，还是磁场？ 提示：（1）带电粒子的动能来自于电场. （2）对交流电源的周期有什么要求？ 提示：（2）交流电源的周期应等于带电粒子在磁场中运动的周期. （3）带电粒子从回旋加速器中出来时的最大动能与哪些因素有关？ 教材　认知 1. 构造：两个D形盒.两D形盒接交流电源，D形盒处于垂直于D形盒的匀强 中，如图所示. 磁场　 2. 工作原理 （1）D1和D2之间有一定的电势差U，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电 场 . （2）两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，粒子在磁场中做 运动. （3）经过半个圆周，粒子再次到达两盒间的缝隙，两盒间的电势差改变 ， 粒子再一次被加速.如此循环往复，粒子的速度就能够增加到很大. 加速　 匀速圆周　 正负　 要点　归纳 1. 电场的特点及作用 （1）特点：周期性变化，其周期等于粒子在磁场中做圆周运动的周期. （2）作用：对带电粒子加速，粒子的动能增大，qU＝ΔEk. 2. 磁场的作用 3. 最大动能 4. 周期 研习　经典 [典例2]　用电源频率为f的回旋加速器对电荷量为q、质量为m的氦核加速，使氦核的 能量达到Ek.则这个回旋加速器的半径r为多大？ 名师点评 　　交变电源的周期（频率）与粒子运动的周期（频率）相同，以及洛伦兹力提供粒 子做圆周运动的向心力，是解决回旋加速器问题的关键. 对应　训练 A. 质子能量来源于磁场 B. 减小交变电压U，则质子在加速器中运行时间将变长 BC 知识　构建 第*页 课后提素养 深刻剖析 提升能力 基础　题组 1. 判断正误. √ √ √ × A. 粒子由加速器的中心附近进入加速器 B. 粒子由加速器的边缘进入加速器 C. 粒子从磁场中获得能量 D. 粒子从电场中获得能量 AD 解析：粒子从加速器的中间位置进入加速器，最后由加速器边缘飞出，所以A对，B 错.加速器中所加的磁场使粒子做匀速圆周运动，所加的电场由交流电提供，用来加 速粒子，交流电的周期与 ... ...