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C.只要x相同,则离子的质量一定相同 D.只要x相同,则离子的比荷一定相同 带电粒子在复合场中的运动 [经典案例] (12分)(2012·银川高二检测)如图5 -6-5甲所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边 界为L1、L2), 热点示例创新拓展 图5-6-5 存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的 周期性变化的电场(如图乙所示),电场强度的大 小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时, 一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以 水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一 次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的 N2点.Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g.上 述d、E0、m、v、g为已知量.求: (1)微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小; (2)电场变化的周期T. 【思路点拨】 解答本题时可按以下思路分析: 【借题发挥】 带电粒子在复合场中运动时, 其运动状态是由粒子所受电场力、洛伦兹力 和重力的共同作用来决定的,对于有轨道约 束的运动,还要考虑弹力、摩擦力对运动的 影响,带电粒子在复合场中的运动情况及解 题方法如下: 名师讲坛精品资源 我国的回旋加速器 我国第一台回旋加速器于1958年在中国原子能 科学研究院建成,与我国第一台重水反应堆并 称为“一堆一器”,是我国步入原子能时代的 标志.它曾连续运行三十几年,为我国低能核 物理基础与应用研究做出了历史性贡献,培养 了大批人才,取得了丰硕的科研成果. 我国自主研制的第一台生产放射性同位素的 回旋加速器,1996年5月9日通过了国家计委 的验收.这表明我国的回旋加速器研制技术 跨进了90年代国际先进水平.我国第一台回 旋加速器主磁铁景观工程于2007年7月27日竣 工验收. 我国1989年研制成的北京正负电子对撞机, 能使电子能量达到2×2.8 GeV.现代的高能加 速器基本上都是对撞机,它们把产生高能反 应的等效能量提高到10~1000 TeV. 从20世纪30年代至今,加速器的能量提高了9 个数量级,每单位能量的造价降低了约4个数 量级,全世界有多位科学家因此获得了诺贝 尔物理学奖. 知能演练轻松闯关 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 栏目导引 新知初探 自学导引 要点探究 讲练互动 热点示例 创新拓展 名师讲坛 精品资源 知能演练 轻松闯关 第5章 磁场与回旋加速器 5.6 洛伦兹力与现代科技 目标导航 1.了解洛伦兹力在现代科技中的广泛应用. 2.知道回旋加速器和质谱仪的构造及工作原 理.(重点、难点) 新知初探自学导引 一、回旋加速器 1.发明:1930年美国的________制成世界上 第一台回旋加速器. 2.构成:回旋加速器核心部分是两个 _____________,它们之间有一间隙,_____ 方向 垂直于D形盒的底面,交变电场在_________. 劳伦斯 D形金属扁盒 磁场 狭缝间 3.原理:利用______使带电粒子做圆周运动, 用____________实现对带电粒子加速的原理制 成的. 二、质谱仪 1.发明:质谱仪是由________发明的,用来 分析________和测量带电粒子_______. 磁场 交变电场 阿斯顿 同位素 质量 2.原理:粒子经电场加速后,进入磁场将沿 __________做圆周运动,打在底片上形成若 干条细线,称为______,每一条谱线对应于 一定的质量. 不同半径 谱线 要点探究讲练互动 要点1 对回旋加速器的理解 学案导引 1.经回旋加速器加速的粒子的速度跟哪些因 素有关? 2.回旋加速器中粒子的半径越来越大,周期如 何变化?运动周期与加速电场周期有何关系? 1.工作原理 利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运 动电荷的偏转作用来获得高能粒子,这些过 程在回旋加速器的核心部件——两个D形盒和 其间的窄缝内完成. (1)磁场的作用 带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强 磁场后,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动, (3)交变电压 为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速, 使其能量不断提高,需在窄缝两侧加上跟带 电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压. 2.带电粒子的最终能量 特别提醒:(1)带电粒子在电场中的加速时间可 以忽略不计,因为两个D形盒之间的缝隙很小,加 速效果取决于加速电压,与缝隙宽度无关. (2)回旋加速器也不可能将粒子速度无限提高, 当粒子的速度可与光速相比拟时,相对论效应 就会显现,粒子的质量、运动周期都会发生变 化,导致电场变化频率与粒子运动频率不同步, 此时回旋加速器失去工作的条件. (2011·高考天津理综卷改编)回旋加速器 在核科学、核技术、核医学等高新技术领域 得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技 术的发展.回旋加速器的 原理如图5-6-1所示, D1和D2
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