人教版 (2019)选择性必修 第二册4 质谱仪与回旋加速器课堂教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册4 质谱仪与回旋加速器课堂教学课件ppt，共48页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，质谱仪，同位素，回旋加速器，周期性变化，匀速圆周，运动方向，答案C，课堂·重难探究，质谱仪的结构与原理等内容，欢迎下载使用。
1．用途：测量带电粒子的____________和分析____________的重要工具．2．运动过程．
3．分析：如图所示，根据带电粒子在磁场中做圆周运动的________大小，就可以判断带电粒子比荷的大小，如果测出半径且已知电荷量，就可求出带电粒子的________．
(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【答案】ABC　
1．电场的特点及作用．特点：两个D形盒之间的窄缝区域存在____________的电场．作用：带电粒子经过该区域时被________．
2．磁场的特点及作用．特点：D形盒处于与盒面垂直的________磁场中．作用：带电粒子在洛伦兹力作用下做_______运动，从而改变________，______周期后再次进入电场．
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源两极相连接的两个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，若要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是(　　)A．减小磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．增大D形金属盒的半径D．减小狭缝间的距离
1．质谱仪构造．如图所示，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．
2．速度选择器原理．(1)粒子受力特点：同时受方向相反的电场力和洛伦兹力作用．
3．质谱仪的工作原理．
例1　(多选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S可以发出各种不同的正离子束，离子从S出来时速度很小，可以认为是静止的．离子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中实线框所示)，并沿着半圆周运动到达照相底片上的P点，测得P点到入口处S1的距离为x.下列说法中正确的是(　　)
A．若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越大B．若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越小C．只要x相同，则离子的质量一定相同D．只要x相同，则离子的比荷一定相同【答案】AD　
变式1　(多选)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(　　)A．该束粒子带负电B．速度选择器的P1极板带正电C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小
谱仪的工作原理是将质量数不等、电荷数相等的不同带电粒子，经同一电场加速后再经速度选择器进入同一磁场偏转，由于粒子质量不同导致轨道半径不同而达到分离不等质量粒子的目的．
例2　(多选)用如图所示的回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用的方法是(　　)A．将其磁感应强度增大为原来的2倍B．将D形金属盒的半径增大为原来的2倍C．将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍D．将加速电压增大为原来的2倍【答案】AB　
变式2　(多选)1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)A．离子由加速器的中心附近进入加速器B．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRC．离子从磁场中获得能量D．离子从电场中获得能量【答案】ABD　
电磁场科学技术问题1．电磁场在科学技术中的应用.
2．解决电磁场科学技术问题的一般过程．
例3　(多选)随着人民生活水平的提高，环境保护越来越受到重视．如图所示为污水监测仪的核心部分，两块宽度为b的矩形金属极板平行正对置于排液口的上下表面，排液口侧面厚度为d，有一垂直于侧面向里的磁感应强度为B的匀强磁场．已知污水中含有大量的带电荷量为q的正离子，当污水水流的速度为v时，在导体的上下表面间用电压表测得的电压为UH，则下列判断正确的是(　　)
A．液体内离子只受洛伦兹力作用B．用电压表测UH时，电压表的“＋”接线柱接下表面C．厚度d越大，UH越大D．根据两极板间的电压值可以测出污水的流速【答案】CD　
1．如图为速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述正确的是(　　)A．P1的电势必须高于P2的电势B．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷C．如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作D．匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v＝BE
2．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．只有磁场才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【答案】D　【解析】回旋加速器是利用电场进行加速，磁场进行偏转．在洛伦兹力作用下，带电粒子做匀速圆周运动，故A、B、C错误，D正确．
3．如图所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.当通以从左到右的恒定电流I时，金属材料上、下表面电势分别为φ1、φ2.该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a、与磁场平行的边长为b，金属材料单位体积内自由电子数为n，元电荷为e.那么(　　)
4．月球上的磁场极其微弱，探测器通过测量运动电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布．如图所示是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时电子运动轨道的照片．设电子速率相同，且与磁场方向垂直，其中磁场最强的位置是(　　)
A　　　 　B　　　　 C　　　　 D
5．一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法正确的是(　　)A．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子