2.如图2所示为质谱仪原理示意图，质谱仪有哪几部分组成？它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　 质谱仪的组成：静电加速电极、偏转磁场、底片； ；

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，粒子进入磁场时的速率为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 .

二、回旋加速器

[问题设计]

1．回旋加速器主要由哪几部分组成？回旋加速器中磁场和电场分别起什么作用？

答　两个D形盒．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．

2．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　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＝，再由动能定理得：E m＝，所以要提高带电粒子获得的最大动能，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径rm.

[要点提炼]

1．回旋加速器采用多次加速的办法：用磁场控制轨道、用电场进行加速．

2．回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期．

3．带电粒子获得的最大动能E m＝，决定于D形盒的半径r和磁感应强度B.

[延伸思考]

为什么带电粒子加速后的最大动能与加速电压无关呢？

答　加速电压高时，粒子在加速器中旋转的圈数较少，而加速电压低时，粒子在加速器中旋转的圈数较多，最终粒子离开加速器时的速度与加速电压无关．

三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析