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高中物理基础知识归纳 带电粒子在复合场中的运动

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2014-06-20

(2)回旋加速器

①组成:两个D形盒、大型电磁铁、高频振荡交变电压,D型盒间可形成电压U.

②作用:加速微观带电粒子.

③原理:a.电场加速qU=ΔEk

b.磁场约束偏转qBv=m ,r= ∝v

c.加速条件,高频电源的周期与带电粒子在D形盒中运动的周期相同,即T电场=T回旋=

带电粒子在D形盒内沿螺旋线轨道逐渐趋于盒的边缘,达到预期的速率后,用特殊装置把它们引出.

④要点深化

a.将带电粒子在两盒狭缝之间的运动首尾相连起来可等效为一个初速度为零的匀加速直线运动.

b.带电粒子每经电场加速一次,回旋半径就增大一次,所以各回旋半径之比为1∶ ∶ ∶…

c.对于同一回旋加速器,其粒子回旋的最大半径是相同的.

d.若已知最大能量为Ekm,则回旋次数n=

e.最大动能:Ekm=

f.粒子在回旋加速器内的运动时间:t=

(3)速度选择器

①原理:如图所示,由于所受重力可忽略不计,运动方向相同而速率不同的正粒子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中,已知电场强度为B,方向垂直于纸面向里,若粒子运动轨迹不发生偏转(重力不计),必须满足平衡条件:qBv=qE,故v= ,这样就把满足v= 的粒子从速度选择器中选择出来了.

②特点:a.速度选择器只选择速度(大小、方向)而不选择粒子的质量和电荷量,如上图中若从右侧入射则不能穿过场区.

b.速度选择器B、E、v三个物理量的大小、方向互相约束,以保证粒子受到的电场力和洛伦兹力等大、反向,如上图中只改变磁场B的方向,粒子将向下偏转.

c.v′>v= 时,则qBv′>qE,粒子向上偏转;当v′③要点深化

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