高中物理竞赛《带电粒子在匀强磁场中的运动 》课件

1、回旋加速器回旋加速器带电粒子的运动带电粒子的运动、在电场中的运动、在电场中的运动a.在电场中的加速在电场中的加速b.在电场中的偏转在电场中的偏转、在磁场中的运动、在磁场中的运动a.平行于磁场进入平行于磁场进入b.垂直欲磁场进入垂直欲磁场进入思考：思考：如何让一个带电粒子获得一个动能如何让一个带电粒子获得一个动能如何让一个带电粒子获得一个较大的如何让一个带电粒子获得一个较大的动能动能回旋加速器回旋加速器磁场磁场磁场磁场电场电场构造：两个形金属盒，在金属盒之间留有一条窄缝，构造：两个形金属盒，在金属盒之间留有一条窄缝，在窄缝中心附近放有粒子源。形盒装在真空容器在窄缝中心附近放有粒子源。形盒装在真空

2、容器中，整个装置放在巨大的电磁铁的两极之间，匀强磁场中，整个装置放在巨大的电磁铁的两极之间，匀强磁场方向垂直于形盒的底面。把两个形盒分别接到高方向垂直于形盒的底面。把两个形盒分别接到高频电源的两极上频电源的两极上构造：正对金属型盒放射源导出装置思考：思考：回旋加速器如何工作回旋加速器如何工作工作条件：交变电流的周期工作条件：交变电流的周期等于等于粒子在磁场中做圆周运动的周期粒子在磁场中做圆周运动的周期2/TT2/3TT2思考：在这样的一个图景中，我们有哪些用来思考：在这样的一个图景中，我们有哪些用来描述带电粒子运动的物理量可以求解描述带电粒子运动的物理量可以求解例：有一回旋加速器，它的交变电压

3、频率例：有一回旋加速器，它的交变电压频率为为f，半圆形电极的半径为，半圆形电极的半径为R，加速氘核所，加速氘核所需的磁场的磁感应强度要多大？氘核的最需的磁场的磁感应强度要多大？氘核的最大动能是多大？设两形盒间距离为大动能是多大？设两形盒间距离为d，其间电压为，电场视为匀强电场，加速其间电压为，电场视为匀强电场，加速到最大能量所需回旋的周数？所用时间为到最大能量所需回旋的周数？所用时间为多少？多少？（已知氘核的质量（已知氘核的质量m，电量为，电量为q）回旋加速器特点：回旋加速器特点：1、带电粒子在两、带电粒子在两D形盒中回旋周形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场期等于两盒狭缝之间高频电场的变化

4、周期，粒子每经过一个的变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次周期，被电场加速二次2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动来是一个初速度为零的匀加速直线运动3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，就增大一次， 每次增加的动能为每次增加的动能为 所有各次半径之比为：所有各次半径之比为：4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内串列加速器是用来产生高能离子的装置。

5、图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高处有很高的正电势的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达端输入，当离子到达处时，可被设在处时，可被设在处的特殊装置将其电子剥离，成为处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知的圆周运动。已知碳离子的质量为碳离子的质量为m=2.010-26kg，U=7.5105V，B=0.50T，n=2，基元电荷，基元电荷e=1.610-19C，求，求R。abc加速管加速管abC 加速管 加速管、看课本，查阅回旋加速器的优缺点、看课本，查阅回旋加速器的优