练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D
形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、
电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。
求：
（1） 粒子的回转周期是多大？
（2）高频电极的周期为 多大？
（3） 粒子的最大动能 是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
问题 1：粒子被加速后，运动速率和运动半 径都会增加，它的运动周期会增加吗?
三、回旋加速器
要认识原子核内部的情况，必须把核“打开” 进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束， 只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能 把它“打开”。产生高能“炮弹”的“工厂”就是 各种各样的粒子加速器。
三、回旋加速器
（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
t 5 2m 5m
6 qB 3qB
二、质 谱 仪
例题：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，最后打到照相底片D上（图3.6-4）。
⑴求粒子进入磁场时的速率。
⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。
子的动能增加，qU=Ek．
2.直线加速器，多级加速 如图所示是多级加速装置的原理图：
3.困难：技术上不能产生过高电压；加速设备长。
直线加速器
筒间加速
筒内静电屏蔽
多级直线加速器应具备的条件： ①利用电场加速带电粒子； ②通过多级加速获得高能粒子；
③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件．
４、电磁流量计
如图为电磁流量计的示意图，非磁性管直径为d， 内有导电液体流动，在垂直液体流向的方向上加 一指向纸里的匀强磁场，测得液体a、b两点间的 电势差为U，则管内导电液体的流量Q= m3/s。
回旋加速器
1交流电
2.原理
三、回旋加速器
原理：电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。
回旋周期： T 2 π m ，与半径、速度的大小无关。
Bq
离盒时粒子的最大动能：与加速电压无关，由半径决定。
v qBR0 m
Ek
1 2
mv2
Ek
请你推导半径和周期表达式。
R mv qB
T 2 m
qB
实验演示
3、粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于 90度）轨迹为螺线
请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁 场中运动的时间。
入射角300时
入射角300时
t 1 2m m
6 qB 3qB
入射角1500时
入射角1500时
带电粒子 在匀强磁场中的运动
带电粒子在磁场中 的运动形式
判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受 洛伦兹力的大小和方向：
F × × × B× ×
×××××
-
v
B
×××××
×
× +×
×
v
×
×××××
1、匀速直线运动。 2、匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动，洛伦 兹力就是它做圆周运动 的向心力
q2 B2 R02 2m
三、回旋加速器
回旋加速器的局限性
（1）D形盒半径不能无限增大
Ek
q2 B2 R02 2m
（2）受相对论效应制约，质量随速度而增大，周
期T变化。
T 2πm Bq
三、回旋加速器
1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.
此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量， 为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.
三、回旋加速器
我国于1994年建成的第一台强流质子加速 器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 .
例10、关系回旋加速器，下列说法正确的是 A．电场和磁场都是用来加速粒子的 B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动 C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关 D．为了是粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期 等于交流电的半周期
质谱仪最初是由汤姆生的学生 阿斯顿设计的，他用质谱仪发 现了氖20和氖22，证实了同位 素的存在。现在质谱仪已经是 一种十分精密的仪器，是测量 带电粒子的质量和分析同位素 的重要工具。
带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的 粒子运动过程中能量降低，速度减小，径 迹就呈螺旋形。
三、回 旋 加 速 器