高二物理(回旋加速器)3

1、知识梳理知识梳理 1复合场复合场 (1)叠加场：电场、叠加场：电场、磁场磁场 、重力场共存，或其中某、重力场共存，或其中某 两场共存两场共存 (2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场不重叠或在同一区域，电场、磁场 交替交替 出现出现即即BqvEq BEv 带正电带正电的粒子的粒子（不计（不计重力）重力）EqBqvVE/BqvBqvBEqEqqvBqvBEqEq速度选择器只选择速度，速度选择器只选择速度，与电与电荷的正负无关荷的正负无关. 带电粒子必须以唯一确定的速带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速度

2、（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择（或者说沿直线）通过速度选择器器.否则偏转否则偏转.如图所示，一束正离子垂直射入正交的匀强磁场和匀强如图所示，一束正离子垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域，结果发现有些离子仍保持原来的运动方向，电场区域，结果发现有些离子仍保持原来的运动方向，未发生任何偏转如果让这些不偏转的离子进入另一匀未发生任何偏转如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分成几束，对这些进入另一强磁场中，发现这些离子又分成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论（磁场的离子，可得出结论（ ）A A它们的动能一定各不相同它们的动能一定各不相同B B它们的

3、电荷量一定各不相同它们的电荷量一定各不相同C C它们的质量一定各不相同它们的质量一定各不相同D D它们的电荷量与质量之比一定各不相同它们的电荷量与质量之比一定各不相同练练1 1：粒子源（流体）：等离子束粒子源（流体）：等离子束负负电电荷荷B正电荷正电荷、原理原理d三、电磁流量计三、电磁流量计qdUEqBqv BdUv BdUBdUdSvQ442 S上上BIS下下vEq=BqvI=nqvS=nqvhdU=Eh=Bvhhd四、霍耳效应四、霍耳效应【例【例2】一个长方体金属块放在匀强磁场中，一个长方体金属块放在匀强磁场中，若将金属块通以如图所示的电流，则金属块若将金属块通以如图所示的电流，则金属块上

4、下两表面上下两表面M、N间的电势高低是间的电势高低是 ( )AMNBMNCMND无法判定无法判定五、质谱仪五、质谱仪1.1.构造构造带电粒子注入器带电粒子注入器加速电场（加速电场（U U）速度选择器（速度选择器（E BE B1 1) )偏转磁场（偏转磁场（B B2 2) )照相底片照相底片【例【例3】质谱仪由静电加速器、速度选择器、偏转】质谱仪由静电加速器、速度选择器、偏转磁场和显示屏等组成带电粒子从容器下方的小孔磁场和显示屏等组成带电粒子从容器下方的小孔进入加速电场，其初速度几乎为零进入加速电场，其初速度几乎为零若带电粒子最若带电粒子最后打在照相底片的后打在照相底片的P点点,现测得现测得P到

5、入口到入口S的距离为的距离为x,已知已知B1，B2，E，求该带电粒子的，求该带电粒子的比荷比荷(U未知未知)xBBEmq212 221mvqU EqqvB 1rvmqvB22 rx2 U12SND形扁平铜盒（D形电极）磁极五、回旋加速器五、回旋加速器V1V2V3Vm回旋加速器回旋加速器V4qBmTT 2 磁磁场场电电场场工作原理工作原理电场加速电场加速磁场约束偏转磁场约束偏转加速条件加速条件KEqU rvmBqv2 注：每一个周期加速两次注：每一个周期加速两次. 目前世界上最大的回旋加速器在美国费目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为米加速实验室，环形管道的半径为2公

6、里。产公里。产生的高能粒子能量为生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。亿电子伏特。二、回旋加速器二、回旋加速器V0V1V2V3V4V51、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的期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期，粒子每经过一个周期，变化周期，粒子每经过一个周期，被电场加速二次被电场加速二次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，回旋半径就增大一次，、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次， 每次增加的动能为每次

7、增加的动能为 所有各次半径之比为：所有各次半径之比为：.3214、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。5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一、回旋加速器的出现，使人类在获得具有较高能量的粒子的方面前进了一 大步，了解其它类型的加速器：大步，了解其它类型的加速器：直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等直线加速器、同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等qUKEmRqBmvEqBmv221R2222由最大半径得：qUEn2回旋周数：nTt 所需时间：【例【例4】回

8、旋加速器如图所示，已知】回旋加速器如图所示，已知D形金属盒形金属盒半径为半径为R，磁感应强度为，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂的匀强磁场与盒面垂直。直。 A处粒子源产生的粒子，质量为处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷、电荷量为量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为，在加速器中被加速，加速电压为U。求：求： （1）求粒子第）求粒子第2次和第次和第1次经过两次经过两D形盒间狭缝形盒间狭缝后轨道半径之比；后轨道半径之比； （2）粒子获得的最大）粒子获得的最大动能动能E。（1）求粒子第）求粒子第2次和第次和第1次经过两次经过两D形盒间形盒间狭缝后轨道半径之比狭缝后轨道半径之比2121mvqU 21222121mvmvqU Bqmvr