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試題詳情
回旋加速器的工作原理如圖甲所示。D形盒的半徑為R,勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子。加在兩盒狹縫間的交變電壓U
MN
隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,電壓的峰值為U,周期T=
2
πm
B
q
。一束粒子在t=0~
T
2
時間內(nèi)均勻的飄入兩盒間狹縫,初速度忽略不計。不計帶電粒子所受重力和粒子間的相互作用。
(1)若忽略帶電粒子通過兩盒間狹縫的時間。求:
a.帶電粒子經(jīng)過1次加速后的速度大小v
1
;
b.帶電粒子獲得的最大動能E
km
。
(2)若帶電粒子通過兩盒間狹縫的時間不可忽略,且能夠射出的粒子每次經(jīng)過狹縫均做勻加速運動。現(xiàn)要求飄入狹縫的帶電粒子中至少有99%可以射出,則狹縫的間距d最大應(yīng)該為多少?
【考點】
回旋加速器
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:228
引用:1
難度:0.5
相似題
1.
如圖所示為回旋加速器的示意圖。兩個靠得很近的D形金屬盒處在與盒面垂直的勻強磁場中,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,磁場的磁感應(yīng)強度為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。下列說法錯誤的是( ?。?/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)子的最大動能為
(
q
BR
)
2
2
m
C.高頻交變電源的頻率
f
=
q
B
2
πm
D.D形金屬盒內(nèi)無電場,兩盒間無磁場
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,為改進后的回旋加速器的原理圖,圖中粗黑線段為兩個正對的極板,其間存在勻強電場,兩極板間電勢差為U。兩個極板的板面中部各有一寬度為d的狹縫(沿OP方向的狹長區(qū)域),帶電粒子可通過狹縫穿越極板(見圖b);兩細虛線間(除開兩極板之間的區(qū)域)既無電場也無磁場;其它部分存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面。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,由靜止開始被電場加速,經(jīng)狹縫中的O點進入磁場區(qū)域,O點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點射入磁場區(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)和相對論效應(yīng)。求:
(1)磁感應(yīng)強度的方向,并求出可能的磁感應(yīng)強度B的最小值;
(2)若磁感應(yīng)強度
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U
0
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)強度大小均為B、方向相反的勻強磁場,粒子探測器位于y軸處,僅能探測到垂直射入的帶電粒子。有一沿x軸可以移動、粒子出射初動能可調(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,粒子在電場中運動的時間不計。
(1)若粒子只經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)并在y=y
0
處被探測到,求發(fā)射源的位置和粒子的初動能;
(2)若粒子兩次進出電場區(qū)域后被探測到,試分別討論當(dāng)粒子初動能E
k0
如為以下兩種情況時①E
k0
>2qU
0
,②qU
0
<E
k0
<2qU
0
,粒子發(fā)射源的位置x與被探測到的位置y之間的關(guān)系,并畫出粒子的運動軌跡示意圖。(注意:E
k0
不是已知量,結(jié)果用x、y、B、q、m、U
0
來表示)
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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