1、,高中物理選修3-1滬科版,磁場(chǎng)與回旋加速器 洛倫茲力與現(xiàn)代科技,1,2,3,了解回旋加速器的構(gòu)造及工作原理，并會(huì)應(yīng)用其原理解決相關(guān)問(wèn)題.,了解質(zhì)譜儀的構(gòu)造及工作原理.,會(huì)分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,一、回旋加速器,1回旋加速器主要由哪幾部分組成？回旋加速器中磁場(chǎng)和電場(chǎng)分別起什么作用？,答案兩個(gè)D形盒 磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子回旋，電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速,2對(duì)交流電源的周期有什么要求？帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由哪些因素決定？,延伸思考 為什么帶電粒子加速后的最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)呢？,答案加速電壓高時(shí)，粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較少，而加速電壓低時(shí),粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較多,最終

2、粒子離開加速器時(shí)的速度與加速電壓無(wú)關(guān).,二、質(zhì)譜儀,三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析,1圓心的確定方法：兩線定一點(diǎn),(1)圓心一定在垂直于速度的直線上 如圖甲所示，已知入射點(diǎn)P(或出射點(diǎn)M)的速度方向，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作速度的垂線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓心,(2)圓心一定在弦的中垂線上 如圖乙所示，作P、M連線的中垂線，與其中一個(gè)速度的垂線的交點(diǎn)為圓心,O,O,2半徑的確定 半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形做題時(shí)一定要做好輔助線，由圓的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形,3粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定,例1 回旋加速器是用來(lái)加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分

3、是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒內(nèi)的狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每次穿過(guò)狹縫時(shí)都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax.求：,(1)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)； (2)所加交變電流頻率及粒子角速度； (3)粒子離開加速器時(shí)的最大速度及 最大動(dòng)能,解析(1)帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每次加速之后半徑變大,方法點(diǎn)撥回旋加速器中粒子每旋轉(zhuǎn) 一周被加速兩次，粒子射出時(shí)的最大 速度(動(dòng)能)由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形盒的 半徑?jīng)Q定，與加速電壓無(wú)關(guān).,一、對(duì)回旋加速器原理

4、的理解,二、對(duì)質(zhì)譜儀原理的理解,例2 如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是 ( ),A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 C能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小,qvBEq,得：v=E/B,ABC,三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻 速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,例3 如圖所示，一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來(lái)射入方向的夾角為60，求電子的質(zhì)量和穿越磁場(chǎng)的時(shí)間,r,已知：v，可用t=l/v求時(shí)間,O,1(對(duì)回旋加速器原理的理解)在回旋加速器中 () A電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋 B電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子 C磁場(chǎng)相同的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶