2017-2018学年人教版选修3-1 第三章第五节运动电荷在磁场中受到的力 学案
2017-2018学年人教版选修3-1 第三章第五节运动电荷在磁场中受到的力 学案第5页

  v0垂直进入匀强磁场中,在磁场中做匀速圆周运动.在加速器中粒子的运动如下表:

运动过程 运动形式 运动时间 末点速度 A0~A1 匀速圆周运动 T/2 v0 A1~A1′ 匀加速直线运动 很短 v1 A1′~A2′ 匀速圆周运动 T/2 v1 A2′~A2′ 匀加速直线运动 很短 v2 ⋮ ⋮ ⋮ ⋮   (1)磁场的作用

  带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其周期与速率、半径均无关(T=),带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场中加速.

  (2)电场的作用

  

  回旋加速器两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化的并垂直于两D形盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被加速.

  (3)交变电压

  为保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速,使之能量不断提高,需在窄缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压,周期T=.

  2.粒子最终的能量

  粒子速度最大时的半径等于D形盒的半径,即r=R,r=,则粒子的最大动能Ek=.可见要提高粒子的最终能量,应增大磁感应强度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,在磁场中运动的时间为t2=·T=,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.