质谱仪回旋加速器.doc

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1、专题25带电粒子在复合场中的运动导学案（一）编号14一、学习目标：1．熟练掌握基本仪器的原理，提高处理复合场问题的能力。2．自主学习、合作探究，学会用建立模型的的思想分析复合场的实际应用。3．极度思考，认识电磁现象在社会发展中的作用。二、考纲要求：1．带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ2．带电粒子在匀强磁场中的运动Ⅱ3．质谱仪和回旋加速器Ⅰ三、使用说明和方法指导：1．掌握各种基本模型：速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应、质谱仪、回旋加速器。2．通过探究，明确各种仪器的本质，实际上是带电粒子在复合场中的直线运动或曲线运动。3．用时30分钟，定时训练，高效学习。【课内探究案】1.质谱

2、仪例1．如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速度υa＜υb=υc＜υd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，探究1：射向P1、、P2、A1、A2的分别是什么粒子？简述你的判断依据．2．回旋加速器例2.如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出．探究1：加速器中匀强磁场B的方向和大小。探究2：设两D形盒间距离为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电场加速后能量增量相等，加速到上述能量所需回旋周数是多少？探究3：加速到上述能

3、量所需时间为多少？3．速度选择器例3．图中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动，由O'射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是探究1：若a板电势高于b板，磁场方向应怎样？探究2：使a板电势低于b板，磁场方向应怎样？4．磁流体发电机例4．如图为磁流体发电机的示意图。设两金属板间的距离为d，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B。等离子体垂直进入磁场的速度为v,单个离子所带的电量为q。离

4、子通道（即两极板内所围成空间）的等效电阻为r，负载电阻为R。探究1：该发电机的电动势是多少？探究2：发电机的总功率是多少？5．电磁流量计例5．如图为一电磁流量计的示意图，其截面为正方形的非磁性管，每边边长为d，导电液体流动，在垂直液体流动方向上加一指向纸内的匀强磁场，磁感应强度为B.现测得液体a、b两点间的电势差为U，探究：管内导电液体的流量Q.6．霍尔效应例6．如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在与它垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A和下侧面A＇之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感强度B之间

5、的关系为，式中的比例系数K称为霍尔系数．图中设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为υ，电荷量为e．探究1：达到稳定状态时，导体上侧面A与侧面A那一面的电势高，简述你的判断依据．探究2：电子所受的洛伦兹力的大小为多少？探究3：当导体上、下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为多少？探究4：由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为K＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数。【跟踪练习】1.如图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率v=E/B那么(　　)A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区,才能沿直线通过　B．带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入

6、场区,才能沿直线通过C．不论粒子电性如何,沿ab方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D．不论粒子电性如何,沿ba方向从右侧进入场区,都能沿直线通过2．如图所示，一导电金属板置于匀强磁场中，当电流方向向上时，金属板两侧电子多少及电势高低，判断正确的是（）A．左侧电子较多，左侧电势较高B．左侧电子较多，右侧电势较高C．右侧电子较多，左侧电势较高D．右侧电子较多，右侧电势较高★3.一个回旋加速器，当外加电场的频率一定时，可以把质子的速率加速到v，质子所能获得的能量为E，则：（1）这一回旋加速器加速α粒子的磁感应强度跟加速质子的磁感应强度之比为？（2）这一回旋加速器能把α粒子加速到多大的速度？（

7、3）这一回旋加速器能把α粒子加速到多大的能量？