洛倫茲力的應(yīng)用-回旋加速器

第5節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用(yìngyòng)

——回旋加速器共九頁1.

1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個(gè)(liǎnɡɡè)銅質(zhì)D形合D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是()A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C．離子從磁場中獲得能量D．離子從電場中獲得能量即時(shí)突破(tūpò)小試牛刀答案：AD共九頁2．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示．設(shè)D形盒半徑為R．若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f.則下列說法正確的是（）A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfRB.質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小(dàxiǎo)無關(guān)C.只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D.不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子答案(dáàn)：AB共九頁3.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬(jīnshǔ)盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是(

)A．增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓B．增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．減小狹縫間的距離D．增大D形金屬盒的半徑答案(dáàn)：BD共九頁4.兩個(gè)相同的回旋加速器,分別接在加速電壓為U1和U2的高頻交流電源上，且U2＝2U1，有兩個(gè)相同的帶電粒子分別在這兩個(gè)加速器中運(yùn)動(dòng)，設(shè)兩個(gè)粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1和t2，獲得(huòdé)的最大動(dòng)能分別為Ek1和Ek2，則有（）A．t1=t2

，Ek1=Ek2B．t1=t2

，Ek1<Ek2

C．t1>t2

，Ek1=Ek2D．t1>t2

，Ek1<Ek2答案(dáàn)：C共九頁5.1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷(diànhè)量為+q

，在加速器中被加速，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。（1）求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑比；（2）求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t；共九頁6.正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）是分子水平上的人體(réntǐ)功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供了全新的手段.（1）PET所用回旋加速器示意圖如圖示，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示.質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q.設(shè)質(zhì)子從粒子源S進(jìn)入加速電場時(shí)的初速度不計(jì)，質(zhì)子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t（其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間），質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同，加速電子時(shí)的電壓大小可視為不變.求此加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U.共九頁（2）試推證當(dāng)R>>d時(shí)，質(zhì)子在電場中加速的總時(shí)間相對于在D形盒中回旋的總時(shí)間可忽略不計(jì)（質(zhì)子在電場中運(yùn)動(dòng)(yùndòng)時(shí)，不考慮磁場的影響）.共九頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)第5節(jié)洛倫茲力的應(yīng)用

——回旋(huíxuán)加速器。B.質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)?；匦?huíxuán)加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。6.正電子