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1.4 质谱仪与回旋加速器
人教版 选择性必修第二册
第一章 安培力与洛伦兹力
复习导入
1、带电粒子的磁场中匀速圆周运动的产生条件：
粒子垂直进入匀强磁场
粒子只受洛伦兹力
2、规律：
洛伦兹力充当向心力
重要结论：
质谱仪
质谱仪是科学研究中用来分析同位素和测量带电粒子质量的重要工具。
质谱仪的构造
质谱仪主要由以下几部分组成：
① 带电粒子注入器
② 加速电场 ( U )
③ 速度选择器 ( B1、E )
④ 偏转磁场 ( B2)
⑤ 照相底片
质谱仪的工作原理
（1）在加速电场中，带电粒子获得速度，即
（2）在速度选择器中，只有满足qvB1 = qE，即 粒子才能通过速度选择器。
（3）在偏转磁场中，带电粒子做匀速圆周运动，其运动半径为：
回旋加速器
第一台回旋加速器
现代回旋加速器
如图是回旋加速器的构造图．
(1)回旋加速器中磁场起什么作用？
(2)回旋加速器中电场起什么作用？
(3)对交流电源的周期有什么要求？
(4)带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？
回旋加速器结构与原理
接高频
电源
狭缝
原理图
粒子源
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期：
周期跟轨道半径和运动速度无关
尽管速率和半径一次比一次大，运动周期却始终不变。
这样，如果在两盒间加一个交变电场，使它也以同样的周期往复变化，那就可以保证粒子每经过电场时，都正好赶上适合的电场方向而被加速。
电场的周期：
回旋加速器
1．（多选）如图为一“速度选择器”装置的示意图。为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔进入两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线运动，由射出，不计重力作用。可能达到上述目的的办法是（ ）
A．使板电势高于板，磁场方向垂直纸面向里
B．使板电势低于板，磁场方向垂直纸面向里
C．使板电势高于板，磁场方向垂直纸面向外
D．使板电势低于板，磁场方向垂直纸面向外
AD
课堂练习
2．如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。下列说法正确的是（ ）
A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，
质子的能量E将越大
B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变，D形盒半径R越大，
质子的能量E将越大
C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，
质子在加速器中的运动时间将越长
D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，
质子在加速器中的运动时间将越短
BD
课堂练习

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