一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为 U0的加速电场，其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场， 最后打在底片上。已知放置底片的区域MN=L，且OM=L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏， 检测不到离子，但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后， 原本打在MQ 的离子即可在QN检测到。(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；(3)为了在QN 区域将原本打在 MQ 区域的所有离子检测完整， 求需要调节U的最少次数。(取lg2=0.301，lg3= 0.477，lg5=0.699）将质谱仪和对数能建立起链接，不服不行，能充分证明“事物是普遍联系的”这句名言的正确性。人教版教材正文介绍过质谱仪和回旋加速器的工作原理，相比于速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计，面子给大了，都是在正文部分。江苏卷高考题在回旋加速器上做过很多大文章，有过计粒子在电场中的加速时间的、有从某一位置往出引粒子的。相比较而言，这个题目还是比较善意的，给足时间，这个题是可以三问全部解出来的。（1）、（2）问就是起个热身作用，电场加速、磁场中偏个半圆，几何关系也好找，可以说考得很基本，难题不是所有问题都难，计算题不滚零是可以做到的。让学生在黑板上写第一问，在加速电场中还写上了粒子的速度度，牛顿第二定律写得不是原始表达式，直接就是半径等于一堆堆那个式子。审题环节和书写环节暴露的问题比较严重，解第（2）问时让同一位学生继续上黑板，写出了原始表达式。强调多次不如学生当面写一次，集体场合写才能对书写者本人造成一定的思维冲击，才能真正起到纠错的作用。写（2）问时有学生特别郑重其事的问到：第（1）问中的m，（2）问是否可用？只能说明文字理解能力是学好一切科目的基本能力。上黑板写的同学写出了不同方法，“通式法”和“最大、最小范围法”。通式法直接找到粒子在磁场中的偏转半径和电压的关系后再求范围。范围法是找到粒子在磁场中偏转半径对应的两个极值，对应两个半径的极值，应用动能定理、牛顿第二定律来列式求解。都能计算出结果，但思维角度还是有区别的。没让写第三问，推理下去，(2)问两种书写风格，对应解答（3）问时，思路估计也是不一样的。同一粒子，加速电压和粒子在磁场中偏转半径之间的关系：（3）只要给时间，蚂蚁搬家似的往QN区域挪，总能挪过去。（2）问感觉是为了启发（3）问而设置的一个问题。电压为U0时，原本打在MQ区域的粒子质量范围可求：这些粒子通过调整电压打入QN区域的过程中，粒子的质量认为是不变的。原来Q点打到N。反推U1时到了Q的粒子原来位置x1。解得 继续类推：调到U2时，原来x1到N，原来的x2到Q。为了使原来打在MQ区域的粒子都能在QN区域检测到，需要逐步调高电压，调节过程中，同样的电压，重新分布在QN区域时，长度比原来对应在MQ区域的长度要长，也就是说分批检测MQ区域的粒子时，由于质量不同，QN区域的长度是不变的，质量越小，原来区域的长度越小，调节越困难。粒子偏转问题通常和几何的关系联系紧密，本题的几何关系比较简单，难在了递推关系上。从另一方面来说，（3）问给定了几个对数的值，对数通常和指数相联系，盲猜的角度来说，应该会出现类似等比数列的一种通式，往这个角度去思考，或许也可以找到解决思路。
|
