人教物理选择性必修2
第
一
章
安
培
力
4 质谱仪与回旋加速器
与 洛
伦
兹
力
一 质谱仪
1.应用：测量带电粒子质量和分析同位素。 2.结构：如图所示
3.原理
加速电场U1：U1q
1 2
mv
2
v
2qU1 m
速度选择器E,B：v E 2qU1 Bm
偏转磁场B0m m qB02r2
qB qB
2U1
m不同，r 就不同
二 回旋加速器
1.应用：使带电粒子动能增加，从而获得高能粒子 2.结构：两个D形金属盒，如图所示
3.原理
1） 电场：使粒子加速 2） 磁场：使粒子偏转，速率不变
3）
加速条件：
T电 场
T回 旋
2πm qB
4） 粒子最大动能：离开半径与金属盒半径相同
qvm B
mv
t磁2 场：n
2
1T
（ n
-
1）m qB
t2>>t1，认为t ≈ t2.
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2 m
R
R
mvm qB
Ekm
1 2
mv
2 m
q2B2R2 2m
粒子q、m及B一定，粒子获得的最大动能与回旋加速器 的半径R有关，R越大，Ek越大。
5） v接近光速时，回旋加速器受限。
粒子速度v接近光速c时
6） 粒子加速次数 n Ekm Uq
T 2 m
qB
7） 粒子在回旋加速器中运动的时间t
电场：t1