1.4质谱仪与回旋加速器 课件-2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册(共16张ppt)

(共16张PPT)
回旋加速器
学习目标
1.了解回旋加速器的构造和原理
2.理解粒子的回旋周期与加速电场的变化周期的关系
科学家在探索物质的微观结构时，通常需要用很高能量的带电粒子去轰击各种原子核，如何获得高能量的粒子呢？
导入
问题1.回旋加速器利用什么来对粒子加速？是什么使粒子改变运动方向？
问题2.带电粒子在匀强磁场中的运动周期与速度有关吗？
自学检测
1. 回旋加速器的发明
1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，实现了在较小的空间范围内对带电粒子进行多级加速。
2. 回旋加速器的工作原理
两个 D 形盒和其间的窄缝
若D型盒半径为R，交变电压为U，磁感
应强度B，粒子质量、电荷量为m,q
1.求粒子的最大动能
2.求被加速的次数n
3.被加速n次，求在磁场中运动的总时间t
思考与讨论
因为两个D形盒之间的窄缝很小，所以带电粒子在电场中的加速时间可以忽略不计。
粒子在电场中的时间可忽略
交变电压的周期
1.缝隙间接恒定电压是否可以？
2.交变电压多久改变一次方向？
3.尝试画出U-t图像
4.加速电场的变化周期与粒子回旋周期之间的关系
思考与讨论
例1.（多选）1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　 　 )
A．带电粒子由加速器的中心附近进入加速器
B．带电粒子由加速器的边缘进入加速器
C．电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转
D．离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关
ACD
例2.（多选）如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(H)和氦核(He)。下列说法中正确的是(　　 )
A．它们的最大速度相同
B．它们的最大动能相同
C．它们在D形盒中运动的周期相同
D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
AC
例3. (任务2)(多选)1930年劳伦斯制成世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(　　)。
A.粒子从电场中获得能量
B.粒子获得的最大速度与回旋加速器半径有关
C.粒子获得的最大速度与回旋加速器内的电场有关
D.回旋加速器中的电场和磁场交替对带电粒子做功
AB
AC
1、回旋加速器的构造和加速原理
2、粒子回旋的轨迹半径、最大动能、被加速的次数、在磁场中运动的总时间
3、交变电压的周期和粒子旋转的周期之间的关系
课堂小结
固学案习题
当堂训练