洛伦兹力与现代技术课件-高二下学期物理粤教版选择性

8洛伦兹力与现代技术第一章磁场2知道回旋加速器的构造及工作原理，知道交流电的周期与粒子在磁场中运动的周期之间的关系，知道决定粒子最大动能的因素1知道质谱仪的构造及工作原理，会确定粒子在磁场中运动的半径，会求粒子的比荷.重点重点回旋加速器一要认识原子核内部的情况，必须把核“打开”进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束，只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能把它“打开”。产生这些高能“炮弹”的“工厂”就是各种各样的粒子加速器粒子加速器(1)直线加速原理：加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加(2)多级直线加速器:缺点：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．qU=

EkqU1+qU2+qU3+….+qUn=

Ek缺点：产生高电压在技术上很困难如何解决呢？VS哪把尺测得长，哪把尺空间小？化直为曲欧内斯特·劳伦斯1939年诺贝尔物理学奖1.构造交变电场D型盒1D型盒22.原理B粒子源加速条件:+-+-+-Uv32.原理B粒子源v1v2电场:加速带电粒子1次加速2次加速n次加速磁场:控制带电粒子的轨道(转圈圈)v1:v2:v3:……:vn=1：r1:r2:r3:……:rn=2.原理粒子能量(最大动能）美国费米加速器实验室，半径为1千米R

粒子在磁场中运动的周期

若粒子在回旋加速器电场中运动的时间不可忽略，如何计算粒子在回旋加速器的电场中加速运动的总时间？

1.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过窄缝时都能被加速，加速电压大小始终为U，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax。求：(1)所加交流电源频率；

(2)粒子离开加速器时的最大动能；(3)粒子被加速次数；(4)若带电粒子在电场中加速的加速度大小恒为a，粒子在电场中加速的总时间。

拓展某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图所示的轨迹图，他认为两个D形盒中粒子加速前后相邻轨迹间距Δd是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理？若不合理，请描述合理的轨迹其间距会有怎样的变化趋势？答案见解析2.(2024·深圳高级中学高二月考)劳伦斯制成第一台回旋加速器，获诺贝尔奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒构成，其间留有小空隙。D形盒放在匀强磁场中，磁感应强度B不变。粒子从D形盒圆心飘入加速电场，加速器接电压为U的高频交流电。下列说法正确的是A.随粒子速度的增大，其在磁场中

回旋的周期减小B.所加高频交流电的周期与粒子在

磁场中回旋的周期相同C.仅增大缝隙间的加速电压U，粒子获得的最大动能增大D.仅增大磁感应强度B，粒子在磁场中运动的总时间不变√质谱仪一有没有什么方法能把大弹珠和小弹珠快速分开？物质是由基本粒子组成，例如质子、原子核（氦核、碳核)，不同的粒子有不同的质量和带电量，那怎么将粒子束中的粒子分开呢？（通过电场、磁场分开）（通过筛子分开）质谱仪电离室加速电场偏转磁场照相底片弗朗西斯·阿斯顿1922年诺贝尔化学奖1.构造质谱仪MassSpectrograph质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3

沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。(1)带电粒子从静止开始经电场加速，求出电场时的速度？(2)带电粒子偏转磁场中做什么运动？轨道半径为多大？(3)你会求粒子在偏转磁场中的偏转距离吗x？(4)你能得出得粒子的比荷和质量表达式吗？x2.原理质谱仪MassSpectrograph(1)测定粒子比荷和质量(2)分离同位素，测定药品、样品、水质的元素成分