高中选修第二册《4 质谱仪与回旋加速器》名师优质课PPT课件下载

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由粒子源容器、加速电场、偏转磁场和底片组成。

2.质谱仪的用途

质谱仪最初是由汤姆孙的学生阿斯顿设计的。他用质谱仪发现了氖20和氖22,证实了同位素的存在。质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。

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二、回旋加速器

1.为什么要设计多级加速器?有什么缺点?

答案:由动能定理得:qU= mv2,可见电场电压越高,粒子离开电场后的能量越高。由于技术条件的限制,两极电压不可能无限提高,因此常常采用多级加速的办法。

在多级加速器中粒子做直线运动,加速装置要很长很长,占有的空间范围很大,在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制。

2.参照课本回旋加速器的原理图,简述回旋加速器的组成。

答案:两个中空的半圆金属盒、两盒间有电势差U,两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。

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1.正误判断。

(1)利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。(　　)

解析:利用质谱仪可以测定带电粒子的质量和分析同位素。

答案:√

(2)当交变电压的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期时,回旋加速器中的粒子才能被加速。(　　)

解析:粒子被加速后,进入磁场,经过1个半圆的时间,再次进入电场被加速,再次进入磁场,经过1个半圆被加速;即交变电场或交变电压的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期。

答案:√

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(3)回旋加速器能把粒子加速到光速。(　　)

解析:回旋加速器加速的带电粒子,能量达到25~30 MeV后,就很难再加速了。按照狭义相对论,粒子的质量随着速度的增加而增大,而质量的变化会导致其回转周期的变化,交变电场的频率不再跟粒子运动频率一致,这样就破坏了加速器的工作条件,进一步提高粒子的速率就不可能了,所以回旋加速器不能把粒子加速到光速。

答案:×