2018年人教版选修3-1同步讲义:第三章 6 带电粒子在匀强磁场中的运动
2018年人教版选修3-1同步讲义:第三章 6  带电粒子在匀强磁场中的运动第2页

(4)运动电荷进入磁场后(无其他场)可能做匀速圆周运动,不可能做类平抛运动.(√)

二、质谱仪

[导学探究] 如图2所示为质谱仪原理示意图.设粒子质量为m、电荷量为q,加速电场电压为U,偏转磁场的磁感应强度为B.则粒子进入磁场时的速度是多大?打在底片上的位置到S3的距离多大?

图2

答案  

解析 质谱仪工作原理:带电粒子经加速电场U加速,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场B,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,最后打到照相底片D上.由动能定理知,粒子进入磁场时的速度大小为v= ,在磁场中运动的轨道半径为r= ,所以打在底片上的位置到S3的距离为 .

[知识梳理] 质谱仪的构造和工作原理

(1)质谱仪主要由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等几部分组成,是测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具.

(2)运动过程:①粒子经过同一电场加速,由动能定理知qU=mv2

②垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动,qvB=m得:r= .

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)同位素经加速电场加速后获得的速度相同.(×)

(2)因不同原子的质量不同,所以同位素在质谱仪中的半径不同.(√)

三、回旋加速器

[导学探究] 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?

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中运动的周期.当带电粒子速度最大时,其运动半径也最大,即rm=,