1、第六节 回旋加速器 学案一、学习目标、重难点、易错点：1、学习目标：（1）知道回旋加速器的基本构造和加速原理。（2）了解加速器的基本用途。2、重点难点：（1）回旋加速器的加速原理。（2）加速电场的平行极板接的是交变电压，且它的周期和粒子的运动周期相同。3、易错问题：对回旋加速器工作条件的理解。二、自主学习1、回旋加速器的基本构造如图所示，回旋加速器的核心部分是 ，其基本组成为：粒子源； D 形金属盒； 匀强磁场； 高频电源；粒子引出装置；真空容器。2、回旋加速器的工作原理如图所示，窄缝中的粒子源放出带正电的粒子，以 V0 进入匀强磁场做 运动到达 A1；此时电场方向为： ，使粒子在窄缝中被加速
2、，速度变为 v1，接着以 v1 做 ，因为 r= ,v 增大，r 也 ，经 粒子达到 A2时，我们在 A2A2 处造成一个 的电场，使粒子再一次被 ，达到速度v2，如此继续下去，粒子速度将不断地 。3、回旋加速器的局限性（1）由于粒子所能获得的最大能量与 有关，所以它受到了 的限制；（2）当粒子的速度被加速到和光速接近时，粒子的质量增加发生变化不能忽略，其运动频率和电场变化频率也就不再同步，破坏了加速器的工作条件。三、深化拓展1、D 形金属扁盒的作用D 形金属扁盒的主要作用是起到静电屏蔽作用，使得盒内空间的电场极弱，这样就可以使运动的粒子只受洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动。2、为什么要加交变电
3、压？由于两个 D 形盒间窄缝很小，带电粒子在电场中加速的时间不计，为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在窄缝处加一个与相同变化的交变电压。2mTqB3、在加速区域有没有磁场？若有，它对带电粒子的加速有没有影响？在加速区域也存在磁场，但由于加速区域内距离很小，磁场对带电粒子的加速过程的影响也很小，所以，可以忽略磁场的影响。4、粒子能够获得的最大能量与什么因素有关？设 D 形盒的半径为 R，则粒子可能获得的最大动能可由公式 得：2vqBmR，所以，粒子所能获得的最大能量与 D 形盒的半径有关。21kmqBEvA四、强化落实回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高
4、频交流电两极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为 B，D 形金属盒的半径为 R，狭缝间的距离为 d。匀强电场间的加速电压为 U，要增大带电粒子（电荷量为 q、质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是（ ）A增大磁场的磁感应强度 B增大匀强电场间的加速电压C增大 D 形金属盒的半径 D减小狭缝间的距离五、六、针对训练1、在回旋加速器中（ ）A电场是用来加速带电粒子的 B磁场是用来使带电粒子偏转的C电场和磁场都可以使带电粒子加速 D电场和磁场
5、是同时用来使带电粒子偏转的2、关于回旋加速器，下列说法中正确的是（ ）A回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子加速的B带电粒子在回旋加速器中不断被加速，故在其中做匀速圆周运动一周所用的时间越来越短C带电粒子在 D 形盒中运动，发生偏转的同时动能不断增大D两 D 形盒窄缝间的电场是用来加速带电粒子的3、用回旋加速器加速质子，为使质子获得的动能增为原来的 4 倍，可采用的方法是（ ）A只将磁感应强度增加原来的 2 倍 B只将交变电压变为原来的 4 倍C只将 D 形金属盒的半径变为原来的 2 倍D只将 D 形金属盒的半径变为原来的 4 倍4、两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压为 U1 和 U2 的高频交流电源上，且U2=2U1，有两个相同的带电粒子分别在这两个加速器中运动，设两个粒子在加速器中运动的时间分别为 t1 和 t2，获得的最大动能分别为 Ek1 和 Ek2，则有（ ）At 1=t2，E k1=Ek2 Bt 1=t2，E k1t2，E k1=Ek2 Dt 1t2，E k1Ek25、如图所示，在回旋加速器的 D 形盒 I 的 O 点处有一离子源，该离子源产生的离子，经两个 D 形盒缝隙间的电场加速后，进入 D 形盒 II，试求在 D 形盒 II 中相邻两个圆形轨道的半径之比。
