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《回旋加速器》

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带电粒子在匀强电场中的运动温故知新带电粒子在匀强电场中的运动状态？（重力不计）问题1：匀变速运动，若速度与电场力同向，匀加速直线运动

1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=?Ek．2．直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：一、直线加速器

由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：?3．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制．一、直线加速器

问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）匀速圆周运动温故知新

二、回旋加速器

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获得高能粒子。二、回旋加速器

1）圆周运动的半径2）圆周运动的周期周期T与什么无关？运动半径与什么有关？周期T与粒子速度及半径无关。半径与粒子本身（荷质比）有关，与粒子的初速度，磁感应强度有关。温故知新带电粒子在匀强磁场中的运动

（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，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径均无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场中加速．（2）电场的作用：回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速．（3）交变电压：为了保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速，使之能量不断提高，须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．

带电粒子的最终能量由什么决定？??所以，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R．与加速电压U无关

例题1(多选)回旋加速器的工作原理如图所示,粒子从粒子源A处(D形盒圆心)进入加速电场(初速度近似为零)。D形盒半径为R，粒子质量为m，电荷量为＋q，加速器接电压为U的高频交流电源。若相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间均不考虑。下列论述正确的是()√√

本课小结：回旋加速器：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获得高能粒子的装置。构造：由D形盒、高频交变电场等组成带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关，与U无关．

随堂检测1.若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法正确的是()A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带负电C.在磁场B2中运动半径越大的粒子,比荷越小D.在磁场B2中运动半径越大的粒子,质量越大

解析带电粒子在磁场中向下偏转,磁场的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,该粒子带正电,故选项A错误。在平行金属板间,根据左手定则知,带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上,则电场力的方向竖直向下,知电场强度的方向竖直向下,所以速度选择器的P1极板带正电,故选项B错误。进入磁场B2中的粒子速度是固定的,答案C

2.(多选)回旋加速器原理如图所示,由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是()A.粒子由加速器的中心附近进入加速器B.粒子由加速器的边缘进入加速器C.粒子从磁场中获得能量D.粒子从电场中获得能量解析粒子由加速器的中心附近进入加速器,从电场中获取能量,最后从加速器边缘离开加速器,选项A、D正确。答案AD

3.(多选)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可看为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断()A.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大B.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小C.只要x相同,则离子质量一定相同D.只要x相同,则离子的比荷一定相同

答案AD

4.(多选)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源相连接的两个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面的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,下列说法正确的是()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

解析当带电粒子的速度最大时,其运动半径也最大,由洛伦兹力提供向心力得所以要提高加速粒子射出时的动能,应增大磁感应强度和D形金属盒的半径。答案BD