高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册质谱仪与回旋加速器表格教案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册质谱仪与回旋加速器表格教案，共6页。教案主要包含了课堂训练等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
物理
年级
高二
学期
(春季/秋季)
课题
回旋加速器
教科书
书 名：选修2教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教学目标
1.知道直线加速器的原理及优缺点。
2.知道回旋加速器的原理，掌握回旋加速器加速带电粒子的分析过程，知道粒子的最大速度的决定因素。
教学内容
教学重点：
1. 知道直线加速器的原理及优缺点。
2. 知道回旋加速器的原理，掌握回旋加速器加速带电粒子的分析过程，知道粒子的速度的因素。
教学难点：
1.掌握回旋加速器加速带电粒子的分析过程，知道粒子的最大速度的决定因素。
2. XXX。
教学过程
(一) 直线加速器
1．加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加， qU=Ek．
如图所示是多级加速装置的原理图：
由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：
2．直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制．
（二）回旋加速器
原理图
1.1932 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。
交流电压，电场强度方向改变
2、工作原理：
①带电粒子在D形盒中运行的周期：
②每过 电场方向要改变一次，以保证带电粒子始终被加速。
③电场的变化周期要等于粒子的运动周期：
小试牛刀
例：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频交流电极相连接的两个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的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ D ）
A．增大匀强电场间的加速电压
B．减小磁场的磁感应强度
C．减小周期性变化的电场的频率
D．增大D形金属盒的半径
【课堂训练】
1．关于回旋加速器的说法正确的是（ B ）
A．回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的
B．回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的
C．粒子在回旋加速器中不断被加速，故在磁场中做圆周运动一周所用时间越来越小
D．若加速电压提高到4倍，其它条件不变，则粒子获得的最大速度就提高到2倍
2、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频交流电极相连接的两个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的匀强磁场中，如图，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是 （ BD ）
A．增大电场间的加速电压
B．增大磁场的磁感应强度
C．增加周期性变化的电场的频率
D．增大D形金属盒的半径
回旋加速器：
(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，并在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其周期和速率、半径均无关，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：
回旋加速器的两个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：
为了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，须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．