| 带电粒子在匀强磁场中的运动（二） ——回旋加速器 |
主编：黄冈中学物理集体备课组
新课引入：
在现代物理学中，人们要用能量很高的带电粒子去轰击各种原子核，观察它们的变化情况，怎样才能在实验室大量生产高能量的带电粒子呢，这就要用到一种新的实验设备——加速器．
新课教学
我们已经学过，利用电场可以使带电粒子加速，早期制成的加速器，就是用高压电源的电势差来加速带电粒子的．
由于U的限制，粒子获得的能量并不太高，为了提高粒子的能量，可以设想让粒子经过多次电场来加速，这倒是一个合乎道理的想法，但是，想实现这一设想，需要建一个很长很长的实验装置，其中包含多级提供加速电场的装置．
能不能在较小的空间范围内让粒子受到多次电场的加速呢？1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，解决了这一问题．
一、构造
两个扁形D形金属盒，盒内有垂直于盒面的匀强磁场，两D形盒的窄缝间有交变电场．
二、原理
1、加速过程
第二次通过窄缝．
若扁形盒半径为Rm，则
2、交变电场的周期
带电粒子每经过窄缝都被加速，则
3、最大能量EKm
所以EKm的大小由Rm和B决定．
4、获得最大能量的时间
带电粒子在磁场中完整的圆运动的次数为
在磁场中的时间为
．
在电场中的时间
说明：①通常都有t电≤t磁，在粗略计算中，不需要考虑t电．
②在计算t电时，以下做法是错误的．
三、回旋加速器的局限性
根据相对论，物体的运动质量跟静止质量不相同，有
当U↑时，周期
发生了变化，这样使得带电粒子并不能每次经过电场时都被加速，用这种经典的加速器加速质子，最高能量仅能达到30Mev．
从这一点考虑，直线加速器就表现出了优越性，因为在这一装置中，粒子是在一条直线型装置上被加速的，不存在上述困难，目前的直线加速器，长度达几公里至几十公里．
新型加速器：同步加速器、电子感应加速器
目前世界上最大的质子同步加速器，能使质子的能量达到1000Gev．
1Gev=109ev．
例题：如图是回旋加速器的示意图，在D形盒上半部出口外有一正离子源，试问该离子在下半盒中每相邻两轨道半径之比为多少？
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