當(dāng)前位置： 2023年江蘇省泰州市高考物理一調(diào)試卷> 試題詳情

回旋加速器的示意圖如圖甲所示，兩D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫間距為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，加在狹縫間的交變電壓u_ab的變化規(guī)律如圖乙所示，周期為T，U未知。盒圓心O處放射源放出粒子飄入狹縫，其初速度視為零，有粒子經(jīng)電場(chǎng)加速和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，最后從盒邊緣的窗口P射出。不考慮粒子的重力及粒子間相互作用。
（1）若放射源是Po,
210
84
P
o
自發(fā)衰變成
206
82
P
b
的同時(shí)放出一個(gè)粒子，衰變過(guò)程中釋放的核能為ΔE₀。已知
210
84
P
o
核的比結(jié)合能為E₁，
206
82
P
b
核的比結(jié)合能為E₂，請(qǐng)寫出衰變方程，并求所釋放粒子的比結(jié)合能E₃；
（2）若放射源持續(xù)均勻地放出質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子。
①在t=0時(shí)刻放出的一個(gè)粒子，經(jīng)過(guò)4次加速后到達(dá)圖中的A點(diǎn)，OA間的距離為x,求該粒子到達(dá)A點(diǎn)的速度大小v_A；
②假設(shè)某時(shí)刻從放射源放出的粒子不能被加速即被吸收，能從P出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)。為使得從P處出射的粒子與放射源放出粒子的數(shù)目之比大于40%，求U應(yīng)滿足的條件。

【考點(diǎn)】回旋加速器．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：138引用：5難度：0.3

相似題

1．如圖所示為回旋加速器的示意圖。兩個(gè)靠得很近的D形金屬盒處在與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一質(zhì)子從加速器的A處開始加速。已知D型盒的半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩盒間的高頻交變電源的電壓為U、頻率為f,質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。?/h2>

A．質(zhì)子的最大速度與高頻交變電源的電壓U有關(guān)，且隨電壓U增大而增加

B．質(zhì)子的最大動(dòng)能為

（

）

C．高頻交變電源的頻率

πm

D．D形金屬盒內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，兩盒間無(wú)磁場(chǎng)

發(fā)布：2024/10/26 3:30:1組卷：134引用：3難度：0.6

解析

2．如俯視圖a所示，為改進(jìn)后的回旋加速器的原理圖，圖中粗黑線段為兩個(gè)正對(duì)的極板，其間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間電勢(shì)差為U。兩個(gè)極板的板面中部各有一寬度為d的狹縫（沿OP方向的狹長(zhǎng)區(qū)域），帶電粒子可通過(guò)狹縫穿越極板（見圖b）；兩細(xì)虛線間（除開兩極板之間的區(qū)域）既無(wú)電場(chǎng)也無(wú)磁場(chǎng)；其它部分存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面。在離子源S中產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電量為q（q＞0）的離子，由靜止開始被電場(chǎng)加速，經(jīng)狹縫中的O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，O點(diǎn)到極板右端的距離為D，到出射孔P的距離為bD（常數(shù)b為大于2的自然數(shù)）。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在零到最大值之間可調(diào)，離子從離子源上方的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域，最終只能從出射孔P射出。假設(shè)如果離子打到器壁或離子源外壁則即被吸收，且忽略極板的邊緣效應(yīng)和相對(duì)論效應(yīng)。求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，并求出可能的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值；
（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度
B
=
3
D
2
U
m
q
，b=28，則出射離子的能量最大值；
（3）在（2）的條件下，離子從靜止出發(fā)到從P射出歷經(jīng)的時(shí)間。
發(fā)布：2024/9/21 2:0:8組卷：33引用：2難度：0.3
解析
3．小明受到回旋加速器的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖1所示的“回旋加速裝置”。兩相距為d的平行金屬柵極板M、N，板M位于x軸上，板N在它的正下方。兩板間加上如圖2所示的幅值為U₀的交變電壓，周期
T
0
=
2
πm
q
B
。板M上方和板N的下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子探測(cè)器位于y軸處，僅能探測(cè)到垂直射入的帶電粒子。有一沿x軸可以移動(dòng)、粒子出射初動(dòng)能可調(diào)節(jié)的粒子發(fā)射源，沿y軸正方向射出質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子。t=0時(shí)刻，發(fā)射源在（x,0）位置發(fā)射一帶電粒子。忽略粒子的重力和其它阻力，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不計(jì)。
（1）若粒子只經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)并在y=y₀處被探測(cè)到，求發(fā)射源的位置和粒子的初動(dòng)能；
（2）若粒子兩次進(jìn)出電場(chǎng)區(qū)域后被探測(cè)到，試分別討論當(dāng)粒子初動(dòng)能E_k0如為以下兩種情況時(shí)①E_k0＞2qU₀，②qU₀＜E_k0＜2qU₀，粒子發(fā)射源的位置x與被探測(cè)到的位置y之間的關(guān)系，并畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。（注意：E_k0不是已知量，結(jié)果用x、y、B、q、m、U₀來(lái)表示）
發(fā)布：2024/9/24 6:0:8組卷：37引用：2難度：0.5
解析

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