2019-2020年高中物理 3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案（3） 新人教版选修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》学案（3） 新人教版选修3-1 【学习目标】 1、知道质谱仪的工作原理。 2、知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途 。 【重点难点】带电粒子在回旋加速器中的运动情况分析。 【要点导学】 1、质谱仪由静电加速极、速度选择器、______________、显示屏等组成. 2、试述质谱仪的工作原理:______________________________________________________ 3、回旋加速器核心部件为______________（加匀强磁场）和_____________（加交变电场）。 4、回旋加速器加速原理：_______________________________________________________ 【典型例题】 1、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生带电量为q的某种正离子，离子产生出米时的速度很小，可以看作是静止的，离子经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上.实验测得:它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I.请回答卜列问题: (1)在时间t内射到照相底片P上的离子的数目为__ It/q _. (2)单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为___ UI _____. (3)试证明这种离子的质量为. 2. 用一回旋加速质子，半圆形D盒电极半径为0.532m，盒内磁感应强度B=1.64T，已知质子的质量m=1.6710-27㎏，电量q=1.610-19C。试求： ⑴所需高频交流电压的频率为多少？ ⑵质子能达到的最大能量是多少？ 3、目前世界上正在研究的新型发电机磁流体发电机的原理如图所示.设想在相距为d,且足够长的甲、乙两金属板间加有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,两板通过电键和灯泡相连,将气体加热到使之高度电离.由于正负电荷一样多,且带电量均为q,故称为等离子体.将其以速度V喷入甲、乙两板之间,这时甲、乙两板就会聚集电荷,产生电压,它可以直接把内能转化为电能.试问：(1)图中哪个极板是发电机的正极?(2)发电机的电动势多大?(3)设喷入两极间的离子流每立方米有n对一价正负离子,等离子体的截面积为S,则发电机的最大功率多大? 答案:(1)甲(2)Bdv(3)2ndqSBv2 4、如图所示，回旋加速器D型盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B，高频电场的电压为U，So为粒子源，S’为引出口。若被加速粒子的质量为m，电荷量为q，设粒子加速时质量不变，且不考虑粒子从粒子源出来时具有的能量。求： ⑴外加电场的变化周期为多少？ ⑵粒子从加速器中射出时所具有的能量？ ⑶粒子在加速器中被加速的时间共为多少？ 【高考链接】 如图所示,矩形管长L、宽为d、高为h,上下两平面是绝缘体,相距为d的两侧面是导体,并用粗导线MN相连.令电阻率为ρ的水银充满管口,源源不断地流过该矩形管.已知水银匀速通过管子的速度与管子两端的压强成正比,且当管两端压强差为p时,水银的流速为v0.今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B(图中未画出).待稳定后,求水银在管中的流速. 答案: