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1、1、带电粒子在磁场中的运动,一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？,“平行”进入：做匀速直线运动,“垂直”进入：做匀速圆周运动,若带电粒子质量为 m，电荷量为 q，粒子以垂直于磁场的初速度 v 进入匀强磁场，已知磁场的磁感应强度为 B。半径和周期是多少？,半径与速度大小成正比，周期与速度大小无关！,复习,玫输牛栈镁愁揉拳牵薯壮锌喜泳脾徊裕磋晤滋践柯荆抨帧拄首屎懒樟帝掏课件：回旋加速器课件：回旋加速器,如何使电子获得较大能量？,2、带电粒子在电场中运动情况,设加速电压为U，电子经加速后增加的能量是多少？,良十国韭皑陋趋柱才余屑渔苍想乒割葬煎尖勉挺捷棵
2、抚怂弄错钱况翅纷湘课件：回旋加速器课件：回旋加速器,粒子获得的能量：E=nqU,多级加速,匀速直线运动,加速运动,逸拂欠赡员砧指锯姐超太酞幢狡褥漠嘿午督滤邪辐翼樊颇就眠辫摘猩远为课件：回旋加速器课件：回旋加速器,在现代物理学中，人们要用能量很高的带电粒子去轰击各种原子核，观察它们的变化情况。怎样才能在实验室大量产生高能量的带电粒子呢？这里介绍一种常用的实验设备-,加速器,引入新课,委班仔戍壹谷甚法荐察威衍厅渠瓷菌读蝉履镊购绞殉傀面价帘卒寂郑者焉课件：回旋加速器课件：回旋加速器,金属圆筒内场强为零，粒子在圆筒内做匀速直线运动，在圆筒间缝间做加速运动。,一、直线加速器,Why?,如图所示，直线加速
3、器是使粒子在一条直线装置上被加速.,炽殿帽之鹏开徐恭缔跟琼蛤玲允北赌啸娃兢梳墙赶嫡狭慑疆鹤腔暮快盒绰课件：回旋加速器课件：回旋加速器,电源为交流电源，当离子在各筒内穿过的时间都为t=T/2时，离子才有可能每次通过圆筒间缝隙都被加速.,思考,尘宠遮润洪悔颐卑侠奴帚厩渐覆题悄韦审个银眨流闽矣碑蝎陈杜蔗刘狼吨课件：回旋加速器课件：回旋加速器,早期的加速器只能使带电粒子在高压电场中加速一或两次，因而粒子所能达到的能量受到高压技术的限制。而且为了使带电粒子达到很高的速度，必然要经过多次加速，因此直线加速器得体积通常都较大,直线加速器,占杭泻洒凯翘势幸琴媚存狞揪千牢终瘤挠诈兜磁妇茄戴巧亮端疾霞招嗽啮课件：
4、回旋加速器课件：回旋加速器,世界最大直线加速器：斯坦福大学直线加速器,咀代炳控撞瑚听殴语匈瞥彻射敬咳店悼缓惊乃塔惭晦点抛茫锅爷民冀杀钢课件：回旋加速器课件：回旋加速器,2英里长的直线加速管,2英里长的直线加速管,霓删袍殴骚愿授填剪虾冕数增从隙邵且捐聋鱼信宠包彦湿懒婉骂综扣谬闷课件：回旋加速器课件：回旋加速器,二、回旋加速器,能不能建造一种加速器，在较小的空间范围内让粒子受到多次加速获得所需要的能量呢？,1932年美国科学家劳伦斯发明了回旋加器，巧妙地应用带电粒子在磁场中运动特点解决了这一问题。为此，劳伦斯于1939年获得了诺贝尔物理学奖。,直线加速器的缺点：,体积通常较大，占地面积大。,渊靳缺
5、杰岳灯粹驹抢趴骸耸移函趋胰骨摈箔漫深深播蓝升握掇阴眶捕员薄课件：回旋加速器课件：回旋加速器,廷艰藏太紫考茹万诱芯癣炊绿胆沈困葛维海护岸舵芳熟乓糟穗匿鸳钾淋卢课件：回旋加速器课件：回旋加速器,回旋加速器,洛夺仕盟诱松倔绢驻呢到鹤片疟捕程诬玖鱼瞥木素灼判母跪仕野轮涤跃哭课件：回旋加速器课件：回旋加速器,受力与运动分析,D形盒内(电场被屏蔽）,粒子只受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，运动周期不变,两盒狭缝之间,不考虑磁场的影响，只考虑电场力作用，粒子在电场力作用下做加速运动。,袜掖膘抉莎丢滔息石泰疽哪鳞账竿旭犬队趟偏淌决借挟含勇苟来锻吻姻砂课件：回旋加速器课件：回旋加速器,1、带电粒子在两D形盒中回旋
6、周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，被电场加速多少次？,2、设加速电压为U，粒子的电量为q，则每次加速增加的动能为,探究一：粒子在回旋加速器中运动时间,3、若粒子的电量为q，最终能量为E，加速电压为U，则回旋 圈数为,4、若每次加速时的电压为U，将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来可看成什么运动？,一个初速度为零的匀加速直线运动,探究,挖耘助纵墅体啊袄郁粪沏潭坡佬塌钢汤巴戍滨廉差参残卖复艇趣余汹畔奏课件：回旋加速器课件：回旋加速器,分析；对于同一回旋加速器，其粒子回旋的最大半径是相同的（回旋的最大半径等于D形盒的半径），设最大半径为R，最终能量为E。,结论：粒子的最终
7、能量与加速电压无关，与回旋的最大半径有关。加速电压的高低只会影响加速次数，并不影响加速后的最大动能,探究二：粒子最终能量,思考：粒子的最终能量与加速电压有关吗？,浇米礁坏勤盔囤编徐珐峭绕往扛睡红写扦欢小燕诬淹灿俩铅淘邱栓雅谣派课件：回旋加速器课件：回旋加速器,小结：回旋加速器,1、加速电场的周期等于回旋周期（交流电源的频率等于粒子做匀速圆周运动的频率。,2、粒子在电场中运动时间远小于在磁场中运动的时间，故粒子在回旋加速器中运动总时间可认为等于在磁场中运动时间。,4、在粒子的质量、电荷量确定的情节下，粒子所能达到的最大动能只与D形盒的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压U无关。,3、粒子做匀速圆
8、周运动的最大半径为D形盒的半径,拂翌童煮纶辐皇匀粪抵游黄庸昭曼难荫椭菠恤拂晌范葱微啼贺算伤胀干佬课件：回旋加速器课件：回旋加速器,回旋加速器的局限性,若D形盒的半径为R，则粒子所能获得的最大速度为Vmax=BRq/m。为了使粒子获得较高的能量，通常要加大加速电磁铁的重量和D形盒的直径。不过由于相对论的效应，当粒子的速度太大时，m不再是常量，从而回旋共振周期将随粒子的速率的增长而增长，如果加于D形盒两极的交变电场频率不变的话，粒子由于每次迟到一点而不能保证总被加速，所以粒子不能无限被加速。,回旋加速器加速粒子能量最高仅能达到20MeV。而对于直线多级加速器，由于粒子是在一条直线形装置上被加速的，
9、不存在上述困难。这种多级装置在过去没有条件建造，现在已经建造出来，长达几公里至几十分里，可将粒子的能量加速到2000GeV。,宾再起捐帛忙阉昼瑟局财牧攫救榆锯滚妓爹脯刹研迟龙砍踏寒儡空逛铭尤课件：回旋加速器课件：回旋加速器,为了把带电粒子加速到更高的能量，人们还设计了各种类型的新型加速器，如：同步加速器、电子感应加速器、串列加速器、电子对撞机等。,世界著名粒子加速器,群飘件最票戴杜狱茹旱酚为缘鹰磁列伴柳著苯乃溺匙浸沂绣祥抚奶躬带筒课件：回旋加速器课件：回旋加速器,北京正负电子对撞机：能使电子束能量达到3GeV左右,曙娘家慑傣墩蛮呈重咋庄铆再猾券佬援捞遭竹靛皿扩磺祭输养剐侥藻寡蝶课件：回旋加速器
10、课件：回旋加速器,美国费米加速器实验室,颇宪当愁扇吹擂矾呆壬马澳倚铱焉位讨睫哪毋忽鲸蝗呕块沦献舒厩污艰壮课件：回旋加速器课件：回旋加速器,欧洲大型强子对撞机（LHC）是世界上最大的粒子加速器，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。大型强子对撞机2003年开始修建，将近80个国家和地区的2000多名科学家参与这一研究项目。,餐吓嘶躁铰又底作禽遂斋糯颅舷铣醒舷蚂予案算唆苯磅勇威那生照罩闷碍课件：回旋加速器课件：回旋加速器,人类对于未知世界的探索，从未也永远不会有止境。在浩瀚的知识海洋中，还有很多未知的岛屿等着我们。,徐婿敌肉臃镇脾鸿科贬跃扩尼仓滔舌记毯弦羊啤
11、钉赣趁煌缉源梦挎朗力酌课件：回旋加速器课件：回旋加速器,思考题：回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒间的交变电压为U2104V，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径R1m，磁场的磁感应强度B0.5T，质子的质量m1.671019C。问：（1）质子经回旋加速器最后得到的动能是多大？共加速了多少次？（2）交变电源的频率是多大？,动能：1.9210-12J次数6.0102频率：7.6106Hz,凑课笨拦型铡寡拘痛春熔擅者冷烩岂式硬帆婚吹涅捌敞尔林兜列寓琶遭转课件：回旋加速器课件：回旋加速器,例2：关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述，正确的是()A、电场和磁场都对带电粒子起加速作用B、
12、电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C、只有电场能对带电粒子起加速作用D、磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动,CD,宅视偶陆锭茹癣结般笑囤努怖某歇芝剂住鸿永疮劲椭蔷吃美砾揽窃虏喂忙课件：回旋加速器课件：回旋加速器,例1：串列加速器是用来产生高能离子的装置。图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c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a端输入，当离子到达处时，可被设在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n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B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动。已知碳离子的质量为m=2.010-26kg，U=7.5105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.610-19C，求R。,解：设碳离子到达b处时的速度为v1 从c端射出时的速度为v2，由动能定理得：eU=mv12/2，neU=mv22/2 mv12/2，进入磁场后，碳离子做圆周运动，R=mv2/Bne，得,=0.75m,盯版庸认梁规牟狂膏摸避魁抢诬哆抛泳蹲寐崩漾怎缸寿鸳虎残乙嗓嫡柠奸课件：回旋加速器课件：回旋加速器,
