1、 第6节带电粒子在匀强磁场中的运动（习题课）【学习目标】1. 掌握质谱仪和回旋加速器的工作原理 2. 会用所学的知识分析质谱仪，回旋加速器自主学习一、质谱仪1、结构如图所示2、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，最后打到底片D上.(1)、粒子在S1区做什么运动? (2)、在S2区做何种运动？ 在S3区将做何种运动? (3)、粒子进入磁场时的速率 (4)、粒子在磁场中运动的轨道半径？ 3、工作原理： 4、质谱仪：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
2、质谱仪.最初是 设计的,质谱仪是一种十分精密的仪器，是 和 的重要工具.例题：A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量、不同的质量为测定它们的质量比，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1.081，求A、B的质量比二、回旋加速器1、结构如图所示2、回旋加速器的工作原理： 思考：（1）粒子在D形盒中做 运动，周期为_，半径为 (2)两D形盒间所加交流电压的周期与带电粒子做匀速圆周运动的周期是 _的。(3)要使粒子射出的动能Ekm增大，就要使磁场的 以及D形盒的 增大，而与加速
3、电压U的大小 (U0)，与加速的次数 练习：1、（多选）在回旋加速器中，带电粒子在D形盒内经过半个圆周所需的时间t与下列物理量无关的是()A带电粒子的质量和电荷量 B带电粒子的速度C加速器的磁感应强度 D带电粒子运动的轨道半径2、（双选）回旋加速器要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()A增大匀强电场的加速电压 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3、回旋加速器是用来加速带电粒子使其获得很大动能的仪器，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出粒子的电荷量为q、质量为m，粒子的最大回旋半径为Rm，其运动轨迹如图所示，问：（1）粒子在盒内做何种运动？（2）粒子离
4、开加速器时，速度是多大，最大动能为多少？（3）设两D形盒间电场的电势差为U，求加速到上述能量所需的时间（不计粒子在电场中运动的时间）反馈练习：1、质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能竖直通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动则：（1）粒子的速度v为多少？（2）速度选择器的电压U2为多少？（3）粒子在磁场B2中做匀速圆周运动的半径R为多大？2.如图所示，回旋加速器D形盒的最大半径为R，匀强磁场垂直穿过D形盒面，两D形盒的间隙为d，一质量为m，带电量为q的粒子每经过间隙时都被加速，加速电压大小为U，粒子从静止开始经多次加速，当速度达到v时，粒子从D形盒的边缘处引出，求：磁场的磁感应强度B的大小带电粒子在磁场中运动的圈数n.粒子在磁场总时间t.
