高考物理 核心要点突破系列 第15章第六节《回旋加速器》课件 新人教版选修31.ppt

第六节回旋加速器 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第六节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 知道回旋加速器的基本构造和加速原理 2 了解加速器的基本用途 重点难点 1 回旋加速器的加速原理 2 加速电场的平行极板接的是交变电压 且它的周期和粒子的运动周期相同 课前自主学案 一 主要构造如图15 6 1所示 粒子源 匀强磁场 高频电源 粒子引出装置 真空容器 图中未标出 图15 6 1 d形金属扁盒 二 工作原理带电粒子在 场中加速 进入 场做 运动 再进入 场加速 而后又进入 场做 运动 这样粒子一次一次被加速 速度和能量越来越大 在磁场中做圆周运动的半径将越来越 圆周运动的周期将 电 磁 匀速圆周 电 磁 匀速圆周 大 不变 核心要点突破 一 回旋加速器的工作原理图15 6 2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 如图15 6 2所示 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 4 工作条件 回旋加速器能在较小的空间范围内 用较低的电压使带电粒子经多次加速后获得较高的能量 交变电场的作用是使带电粒子多次加速 磁场的作用是使带电粒子回旋 为了多次加速获得很高能量 必须使带电粒子做圆周运动的频率跟交变电场的频率相同 但粒子获得的最大能量与交变电场的频率无关 特别提醒 1 带电粒子在电场中加速时间可忽略不计 两d形盒间电势差正 负变化的周期应和粒子圆周运动的周期相同 2 粒子最终获得的能量与加速电压无关 只与磁感应强度b和d形盒半径r有关 课堂互动讲练 回旋加速器是加速带电粒子的装置 其主体部分是两个d形金属盒 两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中 并分别与高频交流电源两极相连接 从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速 如图15 6 3所示 现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能 下列方法可行的是 图15 6 3a 增大金属盒的半径b 减小狭缝间的距离c 增大高频交流电压d 减小磁场的磁感应强度 答案 a 点评 此题易受公式w qu的影响而错选c项 其实 加速电压增大时 虽然每次加速获得的动能大了 但回旋半径增加的也快了 被加速的次数就少了 从而粒子射出的动能刚好与加速电压无关 变式训练1在回旋加速器中 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 下列说法中正确的是 a 带电粒子速率不断增大 运转半径不断增大 周期不断增大b 运动速率不变 半径不变 周期不变c 运动速率不变 半径不变 周期不变d 运动速率增大 半径增大 周期不变 回旋加速器d形盒中央为质子流 d形盒的交变电压为u 2 104v 静止质子经电场加速后进入d形盒 其最大轨道半径为r 1m 磁场的磁感应强度b 0 5t 已知质子质量m 1 67 10 27kg 电子电荷量为1 6 10 19c 问 1 质子最初进入d形盒的动能多大 2 质子经回旋加速器最后得到的动能多大 3 交变电源的频率是多少 答案 1 2 104ev 2 1 92 10 12j 3 7 63 106hz 点评 加速电场的周期必须等于回旋周期 这是回旋加速器的工作条件 粒子在d形盒中做匀速圆周运动的最大半径等于d形盒的半径