質(zhì)譜儀與回旋加速器

1、山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回關(guān)于質(zhì)譜儀與回旋加速器第一頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第二頁，共35頁幻燈片一、質(zhì)譜儀和回旋加速器一、質(zhì)譜儀和回旋加速器1質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀(1)原理圖：如圖原理圖：如圖352圖圖352第三頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)

2、案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第四頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第五頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、質(zhì)譜儀工作原理的理解一、質(zhì)譜儀工作原理的理解質(zhì)譜儀是利用電場和磁場控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器質(zhì)譜儀是利用電場和磁場控制電

3、荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具其結(jié)構(gòu)如圖其結(jié)構(gòu)如圖352甲所示，容器甲所示，容器A中含有電荷量相同中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子經(jīng)過而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子經(jīng)過S1和和S2之間的電場之間的電場加速，它們進(jìn)入磁場將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打加速，它們進(jìn)入磁場將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線每一條譜線對應(yīng)于一定的質(zhì)量從譜條，叫做質(zhì)譜線每一條譜線對應(yīng)于一定的質(zhì)量從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已

4、知帶電粒子的線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀電荷量，就可以算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀第六頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第七頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第八頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場

5、章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第九頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十一頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要

6、要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十二頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十三頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十四頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練

7、練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十五頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十六頁，共35頁幻燈片第十七頁，共35頁幻燈片第十八頁，共35頁幻燈片山東水滸書業(yè)有限公司山東水滸書業(yè)有限公司 第第3章磁場章磁場課課前前自自主主學(xué)學(xué)案案核核心心要要點(diǎn)點(diǎn)突突破破課課堂堂互互動(dòng)動(dòng)講講練練知知能能優(yōu)優(yōu)化化訓(xùn)訓(xùn)練練返回返回第十九頁，共35頁幻燈片即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是回旋加速器是加

8、速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖357所示，要增大帶電所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是()圖圖357第二十頁，共35頁幻燈片A增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓B增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C減小狹縫間的距離

9、減小狹縫間的距離D增大增大D形金屬盒的半徑形金屬盒的半徑第二十一頁，共35頁幻燈片即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)3(2011年杭州高二檢測年杭州高二檢測)一個(gè)帶電粒子以初速度一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂垂直于電場方向向右射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，穿出電場后直于電場方向向右射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，穿出電場后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域設(shè)電場和磁場區(qū)域有明接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強(qiáng)度方向平行，如圖確的分界線，且分界線與電場強(qiáng)度方向平行，如圖358中的虛線表示在圖所示的幾種情況中，可中的虛線表示在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是能出現(xiàn)的是()圖圖358

10、第二十二頁，共35頁幻燈片解析：解析：選選AD。A、C選項(xiàng)中粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn)選項(xiàng)中粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場后，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場后，A圖中粒子應(yīng)逆圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，正確時(shí)針轉(zhuǎn)，正確C圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)，錯(cuò)誤同圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)，錯(cuò)誤同理可以判斷理可以判斷B錯(cuò)，錯(cuò)，D對對第二十三頁，共35頁幻燈片變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如圖如圖3512為質(zhì)譜儀的示意圖速度為質(zhì)譜儀的示意圖速度選擇部分的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)選擇部分的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E1.2105 V/m，勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B10.6 T偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B20.8 T求

11、：求：(1)能通過速度選擇器的粒子速度有多大？能通過速度選擇器的粒子速度有多大？(2)質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在底片上的條紋質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在底片上的條紋之間的距離之間的距離d為多少？為多少？圖圖3512第二十四頁，共35頁幻燈片答案：答案：(1)2105 m/s(2)5.2103 m第二十五頁，共35頁幻燈片回旋加速器的應(yīng)用回旋加速器的應(yīng)用 回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相連，以便在盒間的窄縫中形和一高頻交流電源兩

12、極相連，以便在盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場，使粒子每次穿過窄縫都得到加速，兩盒成勻強(qiáng)電場，使粒子每次穿過窄縫都得到加速，兩盒放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為，粒子最大回旋半徑為Rm，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3513所示，問：所示，問：第二十六頁，共35頁幻燈片(1)盒中有無電場？盒中有無電場？(2)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？(3)所加交流電頻率應(yīng)是多大，粒子角速度為多大？所加交流電頻率應(yīng)是多大，

13、粒子角速度為多大？(4)粒子離開加速器時(shí)速度是多大，最大動(dòng)能為多少粒子離開加速器時(shí)速度是多大，最大動(dòng)能為多少？(5)設(shè)兩設(shè)兩D形盒間電場的電勢差為形盒間電場的電勢差為U，求加速到上述能量，求加速到上述能量所需的時(shí)間所需的時(shí)間(不計(jì)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不計(jì)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間)圖圖3513第二十七頁，共35頁幻燈片第二十八頁，共35頁幻燈片第二十九頁，共35頁幻燈片第三十頁，共35頁幻燈片【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)交流電的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同回旋交流電的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同回旋加速器才能正常工作加速器才能正常工作(2)根據(jù)勻

14、速圓周運(yùn)動(dòng)知識求出粒子最大速度的表達(dá)根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識求出粒子最大速度的表達(dá)式，再據(jù)此判斷它與何物理量有關(guān)式，再據(jù)此判斷它與何物理量有關(guān)第三十一頁，共35頁幻燈片變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2011年吉林市高二檢測年吉林市高二檢測)用回旋加速器用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法倍，原則上可以采用下列哪幾種方法()A將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍倍B將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍倍C將將D形盒的半徑增大為原來的形盒的半徑增大為原來的2倍倍D將將D形盒的半徑增大為原來的形盒的半徑增大為原來的4倍倍第三十二頁，