2019_2020版高中物理第5章磁场与回旋加速器5.6洛伦兹力与现代科技课件沪科版.pptx

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1、5.6洛伦兹力与现代科技第5章　磁场与回旋加速器物理观念：1.掌握带电粒子在匀强磁场中运动的规律.2.知道质谱仪、回旋加速器的构造和工作原理.科学思维：1.会分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题.2.会利用相关规律解决质谱仪、回旋加速器问题.学科素养与目标要求NEIRONGSUOYIN内容索引知识探究新知探究点点落实达标检测当堂检测巩固反馈知识探究一、回旋加速器图1是回旋加速器的构造图.回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？对交流电源的周期有什么要求？带电粒子获得的最大动能由哪些因素决定？图1答案磁场的作用是使带电粒子回旋，电场的作用是使带电粒子加速.交流电源的周期应等于带电粒子在磁场

2、中运动的周期.粒子的最大动能决定于磁感应强度B和D形盒的半径R.当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即rm＝，再由动能定理得：Ekm＝，所以要提高带电粒子获得的最大动能，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径rm.[要点总结]1.回旋加速器的工作原理：(1)回旋加速器采用加速的办法：用控制带电粒子做圆周运动的轨道、用对带电粒子进行加速.(2)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：带电粒子经过该窄缝时被.(3)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.多次磁场电场周期性变化加速匀强匀

3、速圆周运动方向半个2.回旋加速器中交流电源的周期带电粒子在磁场中运动的周期，一个周期内粒子被加速.3.带电粒子获得的最大动能Ekm＝，决定于和_______，与加速次数，与加速电压U的大小(填“有关”或“无关”).等于两次D形盒的半径r磁感应强度B无关无关典型例题例1回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的狭缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q、质量为m，粒子最大回旋半径为

4、Rmax.求：(1)粒子在盒内做何种运动；答案匀速圆周运动解析带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大.(2)所加交变电流频率及粒子角速度；(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能.阅读教材，总结质谱仪的构造和各部分的作用，并简述质谱仪的工作原理.二、质谱仪答案质谱仪主要由以下几部分组成：离子源、加速电场U1、速度选择器(U2，B1)、偏转磁场B2及照相底片.[要点总结]1.用途：测量带电粒子的和分析的重要工具.2.运动过程：(如图2所示)①带电粒子经过电压为U的加速电场加速，＝mv2①.②带电粒子进入速度选择器，设电场强度为E，磁感应强度为B1，满足qE＝，即v＝的粒子匀速

5、直线通过.图2同位素qUqvB1质量3.分析判断：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.半径质量典型例题例2现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图3所示，其中加速电压恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍.此离子和质子的质量的比值为A.11B.12C.121D.144图3√解析设质子的质量和电荷量分别为m1、q1，一价正离子的质量和

6、电荷量分别为m2、q2.对于任意带正电粒子，在加速电场中，例3(2018·全国卷Ⅲ)如图4，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直.已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用.求：(1)磁场的磁感应强度大小；图4解析设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由几何关系知2R1＝l③(2)甲、乙两种离子的比荷之比.答案1∶4解析设乙种离

7、子所带电荷量为q2、质量为m2，射入磁场的速度为v2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2.同理有[学科素养]例3这道高考题是质谱仪知识的应用，主要考查带电粒子在电场中的加速、在匀强磁场中的圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.达标检测1.(回旋加速器)(多选)(2018·“商丘九校”上学期期中)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变电流两极相连接的