2011高三物理模型组合讲解——回旋加速模型 王文付
[模型概述]
带电粒子在电磁场中的运动是每年高考中的热点问题,考查内容或电场对带电粒子的加速(减速),或磁场对带电粒子的偏转(回旋),或两者结合考查学生的综合能力。
[模型讲解]
1. 回旋加速器解读
例1.正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的手段。
(1)PET在心脏疾病诊疗中,需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂,氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的,反应中同时还产生另一个粒子,试写出该核反应方程。
(2)PET所用回旋加速器示意如图1,其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R,两盒间距为d,在左侧D形盒圆心处放有粒子源S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向如图所示。质子质量为m,电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计,质子在加速器中运动的总时间为t(其中已略去了质子在加速电场中的运动时间),质子在电场中的加速次数于回旋半周的次数相同,加速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。 |