8、第4講-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例(編輯修改稿)
2025-04-05 06:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中鈾235離子的質(zhì)量m＝235 u(u為原子質(zhì)量單位)，鈾238離子的質(zhì)量m′＝238 u，故 ?解得 % ?[答案] (1)U＝ (2)M＝ (3)%———————————————————質(zhì)譜儀中粒子先加速再經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)半周打在底片上的位置與進(jìn)入磁場(chǎng)的位置相距x＝，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道不同，其原因是它們的比荷不同，因此質(zhì)譜儀是測(cè)定比荷、鑒別同位素的儀器。——————————————————————————————————————[變式訓(xùn)練]1．(2009廣東高考)如圖8－4－9是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列表述正確的是( )圖8－4－9A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小解析：選ABC 因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無(wú)法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，A正確；在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知B正確；再由qE＝qvB有v＝E/B，C正確；在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0中R＝ 所以＝，D錯(cuò)誤?；匦铀倨鞯脑砑皯?yīng)用[命題分析] 本考點(diǎn)是高考熱點(diǎn)，高考常結(jié)合電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)回旋考查學(xué)生綜合分析及數(shù)學(xué)分析能力。[例2] (2011天津高考)回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。(1)回旋加速器的原理如圖8－4－10，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為 R 的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為 f 的交流電源上，位于 D1圓心處的質(zhì)子源 A 能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略，重力不計(jì))，它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，DD2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時(shí)的平均功率為 P，求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流 I 與 P、B、R、f 的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速)。圖8－4－10(2)試推理說(shuō)明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨軌道半徑 r 的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差 Δr 是增大、減小還是不變？[思維流程]第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)頻率為f的交流電源質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝(2)質(zhì)子束輸出平均功率PP為單位時(shí)間從加速器射出的質(zhì)子的動(dòng)能第二步：找解題突破口(1)由D型盒的半徑求出質(zhì)子射出的最大速度v
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