第三课时 第3章第五节洛伦兹力的应用B讲解.ppt

回旋加速器主要由D形盒、强电磁铁、交变电源、粒子源、引出装置等组成. 1.构造 三.回旋加速器 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × U ~ B U ~ A A’ B B’ A1 A’1 B1 B’1 + + 2.回旋加速器的原理 思考题1. 带电粒子在D形盒内做圆周运动的周期随半径的增大会不会发生变化? 思考题2. 带电粒子在D形盒内做圆周运动的周期与两D形盒所连接的高频交流电源的周期有什么关系? 答: 因为带电粒子在磁场中每运动半周加速一次,加在两D形盒间的电压要与带电粒子的运动同步,所以带电粒子运动的周期与高频交流电源的频率相等. 思考题3. 带电粒子的最高能量与哪些因素有关？ . , , . = = : . = , = , : 有关 和质量 以及电荷的电量 强度 磁感 形盒的半径 量与 可见带电粒子获得的能 量为 那么粒子获得的最大能 为 粒子运动的最大速度 根据 形盒的半径 半径最大只能等于 带电粒子做圆周运动的 答 m q B R D m R B q mV E m qBR V qB mV R D m m m 2 2 1 2 2 2 2 1.在直线加速器中,带电粒子获得的能量: Ek=nqU. 2.回旋加速器的主要构造：D形盒、强电磁铁、交变电源、粒子源、引出装置. 3.回旋加速器的加速条件：交流电源的周期与带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期相同. 4.在回旋加速器中，带电粒子的最高能量为: 在带电粒子一定的条件下，Em决定于D形盒的最大半径和磁感应强度. 课堂小结 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图3－5－7所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是(　　) 图3－5－7 A．增大匀强电场间的加速电压 B．增大磁场的磁感应强度 C．减小狭缝间的距离 D．增大D形金属盒的半径 BD 2　用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用下列哪几种方法(　　) A．将其磁感应强度增大为原来的2倍 B．将其磁感应强度增大为原来的4倍 C．将D形盒的半径增大为原来的2倍 D．将D形盒的半径增大为原来的4倍 AC 例题．回旋加速器中磁场的磁感应强度为1T，用以加速α粒子时，电极应采用多大频率的交变电流？如果α粒子在轨道半径为1m时被引出，α粒子具有的能量是多少电子伏？ (α粒子是氦核,其质量为m = 4×1.66×10－27 kg.电荷量为q = 2×1.6×10－19 C.) 3．回旋加速器的D形盒半径为R=0.60 m，两盒间距为d=0.01 cm，用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为4.0 MeV，加速电压为U=2.0×104 V，求： (1)该加速器中偏转磁场的磁感应强度B． (2)质子在D形盒中运动的时间． (3)在整个加速过程中，质子在电场中运动的总时间．(已知质子的质量为m=1.67×10 -27 kg．质子的带电量e=1. 60×10 -19 C) 三、带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 1．弄清复合场的组成．一般有磁场、电场的复合，磁场、重力场的复合，磁场、电场、重力场三者的复合． 2．正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特别注意静电力和磁场力的分析． 3．确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情况的结合． 4．对于粒子连续通过几个不同情况的场的问题，要分阶段进行处理． 5．画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律． (1)当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，根据受力平衡列方程求解． (2)当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，应用牛顿定律结合圆周运动规律求解． (3)当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解． (4)对于临界问题，注意挖掘隐含条件． 特别提醒：(1)电子、质子、α粒子等一般不计重力，带电小球、尘埃、液滴等带电颗粒一般要考虑重力的作用． (2)注意重力、电场力做功与路径无关，洛伦兹力始终和运