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文档简介
1、第一课时 带电粒子的加速,第六节 示波器的奥秘,粒子对撞机对撞里面的粒子,粒子对撞机,应用:两束质子将以光速撞击,制造“迷你版”宇宙大爆炸等等,LHC是世界最大的粒子加速器,它建于瑞士和法国边境地区地下100米深处的环形隧道中,隧道全长26.659公里。隧道内将维持在-271的极低温。这一温度将会出现超导现象,使得粒子在管道中几乎不受任何阻力,以至接近光速。对撞机从2003年开始建造,参与该项目的有来自80多个国家和地区的2000多名科学家和工程师,整个工程耗去54.6亿美元。 对撞机开足马力后,能把数以百万计的粒子加速至将近每秒钟30万公里,相当于光速的99.9999991%。粒子流每秒可在
2、周长为26.659公里的隧道内狂飙11245圈。,示波器的基本原理是带电粒子在电场力的作用下加速和偏转.,屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏产生的.,粒子的运动像重力场中的什么运动?,不计粒子重力,V0 =0,自由落体,你答对了 ,+q,粒子的运动像重力场中的什么运动?,不计粒子重力,上抛运动,你答对了 ,粒子的运动象重力场中的什么运动?,不 计 粒 子 重 力,平抛运动,你答对了 ,一、带电粒子的加速,如图所示,在真空中有一对平行金属板,两板间加以电压U。两板间有一质量为m的带正电荷q的的粒子。它在电场力的作用下,由静止开始运动(不考虑粒子的重力)。,(1)试描述粒子的运动性质; (2)粒
3、子运动的加速度大小; (3)粒子到达负极板时,电场力做了多少的功; (4)粒子到达负极板时速度多大?,1、受力、运动分析:,水平向右的电场力;初速度为零的向右匀加速直线运动。,(4)解法一运用运动学知识求解,解法二运用能量知识求解(动能定理),2、加速度:,当m、q一定, Vt的大小由U决定,变式一、试再求:粒子到达负极板时速度多大?,变式二、试再求:若粒子能够到达负极板 则粒子到达负极板时速度多大?,当m、q一定, Vt的大小由V0 和U决定,当m、q一定, Vt的大小由V0 和U决定,变式三、试再求:若粒子能够到达正极板,则粒子到达正极板时速度多大?,思考:粒子有没有不能到达正极板的情况?
4、,当m、q一定, Vt的大小由V0 和U决定,思考:若带电粒子是在非匀强电场中从A点由静止运动到B点,如何求到达B点的速度?(AB两点间电势差依然为U),解法运用能量知识求解(动能定理),结论:,U=W/q 适用于任何电场,所以电场力做功求解变式W=Uq也适用于任何电场,且与粒子的运动轨迹无关,与电场是否是匀强电场也无关。,解题思路:,小结,1、确定研究对象,进行受力分析;,2、确定对象的运动性质;,3、利用运动学知识或能量关系列关系式求解;,4、验证数据合理性。,适用匀强电场,也适用非匀强电场。,求v的方法(加速、减速均可),方法2、动能定理,方法1:牛顿定律、运动学公式,适用匀强电场,(优
5、先考虑),1、如图所示:在点电荷+Q的电场中有AB两点,将质子和氦核分别从A点静止释放到达B点时,求它们的速度大小之比?,分析:由动能定理可知,典型习题,2、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后,哪种粒子动能最大 ( ) 哪种粒子速度最大 ( ) A、质子 B、电子C、氘核 D、氦核,与电量成正比,与荷质比有关,D,B,2、如图3所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两板间的电压不变,则() A当增大两板间的距离时,速度v增大 B当减小两板间的距离时,速度v减小 C当减小两板间的距离时,速度v不变 D当减小两板间的距离时,电子在两板 间运动的时间增大,C,3、如图所示,两平行金属板间的距离是d,两板间的电压是U,今有一电子从两板间的O点沿着垂直于板的方向射出,到达A点后即返回.若OA距离为h,则此电子具有的初动能是( ) A.edh/U B.edhU C.eU/dh D.ehU/d,D,4、如图甲所示,在平行板电容器A 、B两极板间加上如图乙所示的交变电压开始A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在电场
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