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1学习目标1、了解质谱仪的工作原理；2、了解回旋加速器的工作原理。新知学习一、质谱仪：1、质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的和分析的重要工具。例1如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，如图3所示。求①粒子进入磁场时的速率；②粒子在磁场中运动的轨道半径。小结：r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝mq，而且这些个量中，U、B、r可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷。质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素。在图4中，如果容器A中含有电荷量相同而质量有微小差别的粒子，根据例题中的结果可知，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线。每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量。这种仪器叫做质谱议。2、回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次直线加速；利用电场和磁场的作用，回旋速。(2)回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在的范围内来获得的装置。(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。练习题1：A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为了测定他们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方2向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08:1，求A、B的质量比。例2已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B＝1.5T，D形盒的半径为R＝60cm，两盒间电压U＝2×104V，今将α粒子从间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值。练习题2：回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据，估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。巩固训练1、关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C.只有电场能对带电粒子起加速作用D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动2、在回旋加速器中,下列说法不正确的是()A．电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋B．电场和磁场同时用来加速带电粒子C．在交流电压一定的条件下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关3、如图所示，一导电金属板置于匀强磁场中，当电流方向向上时，金属板两侧电子多少及电势高低，判断正确的是（）A．左侧电子较多，左侧电势较高B．左侧电子较多，右侧电势较高C．右侧电子较多，左侧电势较高D．右侧电子较多，右侧电势较高4、用同一回旋加速器分别对质子和氚核加速后（）A．质子获得的动能大于氚核获得的动能B．质子获得的动能等于氚核获得的动能C．质子获得的动能小于氚核获得的动能D．质子获得的动量等于氚核获得的动量5、关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是（）A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大第3题3