8、第4講-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例-全文預(yù)覽
【正文】 nqU＝ mv，得vn＝ ，rn＝＝ ,(3)帶電粒子在兩D形盒狹縫間的運(yùn)動(dòng)可首尾相連起來(lái)看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，知rk＝故＝由動(dòng)能定理知，質(zhì)子每加速一次，其動(dòng)能增量ΔEk＝qU以質(zhì)子在D2盒中運(yùn)動(dòng)為例，第k次進(jìn)入D2時(shí)，被電場(chǎng)加速(2k－1)次，速度大小為vk＝ 同理，質(zhì)子第(k＋1)次進(jìn)入D2時(shí)，速度大小為vk＋1＝ 綜合上述各式得＝ 整理得＝ ?。溅k＝同理，對(duì)于相鄰軌道半徑 rk＋rk＋2，Δrk＋1＝rk＋2－rk＋1，整理后有Δrk＋1＝由于rk＋2rk，比較Δrk、Δrk＋1得Δrk＋1Δrk說(shuō)明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差Δr 減小。圖8－4－10(2)試推理說(shuō)明：質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨軌道半徑 r 的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差 Δr 是增大、減小還是不變？[思維流程]第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)頻率為f的交流電源質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝(2)質(zhì)子束輸出平均功率PP為單位時(shí)間從加速器射出的質(zhì)子的動(dòng)能第二步：找解題突破口(1)由D型盒的半徑求出質(zhì)子射出的最大速度vm，再由平均功率P，求出時(shí)間t內(nèi)射出的質(zhì)子數(shù)N進(jìn)而求出等效電流I＝。[例2] (2011平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2?！猍變式訓(xùn)練]1．(2009圖8－4－8(1)求加速電場(chǎng)的電壓U；(2)求出在離子被收集的過(guò)程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M；(3)實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在U177。[例1] (20122．磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)的共同特點(diǎn)(1)根據(jù)左手定則，可以確定正、負(fù)粒子的偏轉(zhuǎn)方向，從而確定正負(fù)極或電勢(shì)高低。所產(chǎn)生的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差，其原理如圖8－4－6所示。聯(lián)立求解得m＝。(2)原理：設(shè)導(dǎo)管的直徑為d，用非磁性材料制成，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a、b間電勢(shì)差為U，則流量Q＝Sv＝πdU/4B。(2)根據(jù)左手定則，如圖8－4－3中的B是發(fā)電機(jī)正極。圖8－4－2(2)工作原理：①電場(chǎng)加速qU＝ΔEk。(2)帶電粒子能夠勻速沿直線通過(guò)速度選擇器的條件是Eq＝qvB，即v＝。這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器。D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。3．磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化為電能。圖8－4－4(1)用途：電磁流量計(jì)是用來(lái)測(cè)定導(dǎo)電液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)流量的儀器。離子出來(lái)時(shí)速度很小(可忽略不計(jì))，經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)
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