《洛伦兹力与现代技术》导学案3.doc

【学习目标】掌握质谱仪和回旋加速器的工作原理【学习重点与难点】掌握质谱仪和回旋加速器的工作原理【使用说明与学法指导】、带着预习案中问题导学中的问题自主设计预习提纲，通读教材页内容，阅读优化训练相关内容，对质谱仪和回旋加速器的工作原理进行梳理，作好必要的标注和笔记。、认真完成基础知识梳理，在“我的疑惑”处填上自己不懂的知识点，在“我的收获”处填写自己对本课自主学习的知识及方法收获。一、知识梳理质谱仪（）结构如图所示（）和间存在着，和之间的区域存在着相互正交的和只有满足的带电粒子才能做匀速直线运动通过上的狭缝下方空间只存在.带电粒子在该区域做运动，运动半径为，消去可得带电粒子的荷质比为.回旋加速器（）结构如图所示（）回旋加速器的核心部件是两个，其间留有空隙，并加以，处于中心附近，垂直穿过形盒表面，由于盒内无电场，离子将在盒内空间做运动，只有经过两盒的间隙时才受电场作用而被，随着速度的增加，离子做圆周运动的半径也将增大二、预习自测、（单选）在回旋加速器中，带电粒子在形盒内经过半个圆周所需的时间与下列物理量无关的是()带电粒子的质量和电荷量 带电粒子的速度加速器的磁感应强度 带电粒子运动的轨道半径、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、在磁场中运动轨迹的直径之比是，求、的质量比探究案一、合作探究探究一：质谱仪【例】质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，电压为；为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，板间距离为；为偏转分离器，磁感应强度为.今有一质量为、电荷量为的正电子(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的匀速圆周运动则：（）粒子的速度为多少？（）速度选择器的电压为多少？（）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为多大？探究二：回旋加速器【例】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，其核心部分是两个形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源的两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过窄缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出粒子的电荷量为、质量为，粒子的最大回旋半径为，其运动轨迹如图所示，问：（）粒子在盒内做何种运动？（）粒子离开加速器时，速度是多大，最大动能为多少？（）设两形盒间电场的电势差为，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）【总结与归纳】粒子在形盒中运动的轨道半径，每次都不相同，但周期均。两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。由上例可以看出，要使粒子射出的动能增大，就要使磁场的 以及形盒的 增大，而与加速电压的大小 ()，与加速的次数 二、总结整理、质谱仪的工作原理： 、回旋加速器的工作原理： 训练案一、课中检测与训练【训练一】（单选）如图所示，场强的方向竖直向下，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，磁感应强度的方向垂直纸面向外，在处有四个二价正离子甲、乙、丙、丁以垂直于场强和磁感应强度的方向射入，若四个离子质量甲乙丙丁，速度甲乙丙丁，则运动到、四个位置的正离子分别为（ ）甲乙丙丁 甲丁乙丙 丙乙丁甲 甲乙丁丙【训练二】（双选）回旋加速器是加速带电粒子的装置，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()增大匀强电场的加速电压 增大磁场的磁感应强度减小狭缝间的距离 增大形金属盒的半径【训练三】如图所示，回旋加速器形盒的最大半径为，匀强磁场垂直穿过形盒面，两形盒的间隙为，一质量为，带电量为的粒子每经过间隙时都被加速，加速电压大小为，粒子从静止开始经多次加速，当速度达到时，粒子从形盒的边