质谱仪回旋加速器专题复习

1、速器的主要特征：,二、典例剖析,2. 典例剖析,转解析,【例1】回旋加速器是用来加速带电粒子,使它获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子带电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图所示。
问：,(1)D形盒内有无电场？ (2)粒子在盒内做何种运动？ (3)所加交流电压频率应是多大，粒子运动的角速度为多大？ (4)粒子离开加速器时速度为多大？最大动能为多少？ (5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d,其间电场均匀,求把静止粒子加速到上述能量所需时间。
,转 原题,(1)求原本打在MN中点P的离子质量m； (2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；,转解析,转 原题,三、规律方法,3.规律方法,【变式训练1】质谱仪(2016北京东城区模拟)如图示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组。

2、 速， 直到 达到最 大圆 周半 径时 通过 特殊 装置引 出。
如果 用同 一回 旋加速 器分 别加 速氚核(1 3 H)和 粒子(2 4 He)， 比较 它 们所需 要的 高频 交流 电源 的周 期和引 出时 的最 大动 能， 下列说 法正 确的 是 A加 速氚 核的 交流 电源 的 周期较 大； 氚核 获得 的动 能较大 B 加 速氚 核的 交流 电源 的 周期较 小； 氚核 获得 的动 能较大 C加 速氚 核的 交流 电源 的 周期较 大； 氚核 获得 的动 能较小 D加 速氚 核的 交流 电源 的 周期较 小； 氚核 获得 的动 能较小 【 参考 答案 】C 【命题意图 】 本题考查回旋加速器 、带电粒子在匀强磁场中 的匀速圆周运动、周期、 动能及其相关的 知 识点。
【解题 思路 】 由 于氚 核的 比荷 q/m 小 于 粒子 的比 荷， 由 带电 粒子 在匀 强磁 场中运 动的 周期 公 式 T= 2 m qB 可 知 加 速 氚 核 的 交 流 电 源 的 周 期 较 大 。
粒 子 通 过 回 旋 加 速 器 获 得 的 最 大 速。

3、从右向左入射，此装置是否能作为速度选择器用,3、如果此装置中的电场和磁场方向同时反向，此装置是否可以作速度选择器用？如果可以，那么粒子应该从哪个方向入射？,当vE/B粒子向哪个方向偏？ 当vE/B粒子向哪个方向偏？,练习: 在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是： A.增大粒子射入时的速度 B.减小磁场的磁感应强度 C.增大电场的电场强度 D.改变粒子的带电性质,BC,课外阅读.磁流体发电机,等离子体 即高温下电离的气体，含有大量的带正电荷和负电荷的微粒，总体是电中性的。
,B,R,Eq=Bqv,电动势：E=EL=BLv,电流：I=E/（R+r）,r=？, , ,a,A,实例三、霍尔效应,Eq=Bqv,I=nqvS=nqvhd,U=Eh=Bvh, 。

4、其结构如图352甲所示，容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的带电粒子经过S1和S2之间的电场加速，它们进入磁场将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫做质谱线每一条谱线对应于一定的质量从谱线的位置可以知道圆周的半径，如果再已知带电粒子的电荷量，就可以算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪,即时应用(即时突破，小试牛刀) 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357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( ),图357,A增大匀强电场间的加速电压 B增大磁场的磁感应强度 C减小狭缝间的距离 D增大D形金属盒的半径,即时应用(即时突破，小试牛刀) 3(2011年杭州高二检测)一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图35。

5、力在粒子运动过程中如何变化？,理论分析：,问题讨论一：带点粒子在匀强磁场中的运动情况,思考： 1.如图，带点粒子沿磁感线进入磁场（vB），则它在磁场中怎样运动呢？,2.带点粒子垂直于磁感线进入磁场（vB），则它在磁场中怎样运动呢？,3.粒子运动方向与磁场有一夹角，则它在磁场中怎样运动呢？,匀速直线运动,匀速圆周运动,等距螺旋运动,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
,1、轨道半径,带电粒子只受洛伦兹力，作圆周运动，洛伦兹力提供向心力：,解得：,一、带电粒子在匀强磁场中的运动,沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。
,1、轨道半径,2、运行周期,（周期跟轨道半径和运动速率均无关）,1.两个相同的粒子，速度大小不同，轨迹如图所示。
试分析两轨迹对应粒子速度的大小关系,2.比较它们的周期大小,质谱仪的示意图,二、质谱仪,质谱仪是一种分析同位素、测定带电粒子比荷及测定带电粒子质量的重要工具。
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