2018版物理新课堂同步沪科版选修3-1:第5章 5.6 洛伦兹力与现代科技
2018版物理新课堂同步沪科版选修3-1:第5章 5.6 洛伦兹力与现代科技第3页

  探讨3:粒子经回旋加速器加速后,最终获得的动能与交变电压大小有无关系?

  【提示】 无关,仅与盒半径有关.

  

  1.回旋加速器的主要特征

  (1)带电粒子在两D形盒中回旋周期等于两盒狭缝之间高频电场的变化周期,与带电粒子的速度无关.

  (2)将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾连起来是一个初速度为零的匀加速直线运动.

  (3)带电粒子每加速一次,回旋半径就增大一次,第一次qU=mv,第二次2qU=mv,第三次3qU=mv,...,v1∶v2∶v3=1∶∶∶....因r=,所以各半径之比为1∶∶....

  2.最大动能

  (1)由r=得,当带电粒子的速度最大时,其运动半径也最大,若D形盒半径为R,则带电粒子的最终动能为Em=.

  (2)要提高加速粒子的最终能量,应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R.

  3.粒子被加速次数的计算

  粒子在回旋加速器盒中被加速的次数n=(U是加速电压的大小),一个周期加速两次.

  4.粒子在回旋加速器中运动的时间

  在电场中运动的时间为t1,缝的宽度为d,则nd=t1,t1=,在磁场中运动的时间为t2=T=(n是粒子被加速次数),总时间为t=t1+t2,因为t1≪t2,一般认为在盒内的时间近似等于t2.