由动能定理得:Ekm=,所以要提高带电粒子获得的最大动能,应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径rm.
[知识梳理] 回旋加速器的构造和工作原理
(1)回旋加速器主要由两个D形盒组成,两D形盒之间的电场使带电粒子加速,垂直于D形盒的磁场使带电粒子回旋.
(2)回旋加速器交流电源的周期等于带电粒子在磁场中的运动周期.带电粒子获得的最大动能Ekm=mv2=,决定于D形盒的半径R和磁感应强度B.
一、带电粒子在磁场中运动的基本问题
1.分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动,要紧抓洛伦兹力提供向心力,即qvB=m.
2.同一粒子在同一磁场中,由r=知,r与v成正比;但由T=知,T与速度无关.
例1 如图3所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
图3
A.2 B. C.1 D.
答案 D
解析 设带电粒子在P点时初速度为v1,从Q点穿过铝板后速度为v2,则Ek1=mv,Ek2=mv;由题意可知Ek1=2Ek2,即mv=mv,则=.由洛伦兹力提供向心力,即qvB=,得r=,由题意可知=,所以==,故选项D正确.
二、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
带电粒子匀速圆周运动问题的分析方法
(1)圆心的确定方法:两线定一点
①圆心一定在垂直于速度的直线上.