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如图所示,回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B.一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速.根据回旋加速器的这些数据,估算出该粒子离开加速器时获得的动能为________________.
试题答案
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根据r=
,粒子离开加速器时的速度v=
,
粒子离开加速器时获得的动能E
k
=
mv
2
=
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右图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电相连。加速时某带电粒子的动能E
K
随时间t变化规律如下图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是( )
A.高频电的变化周期应该等于t
n
-t
n-1
B.在E
K
-t图象中t
4
-t
3
=t
3
-t
2
=t
2
-t
1
C.粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大
D.不同粒子获得的最大动能都相等
(12分)如图14所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求:
(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小;
(2)设两D形盒间距为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电
场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数;
(3)加速到上述能量所需时间.
回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒,半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。现用回旋加速器加速质子,为了使质子获得的动能增大为原来的4倍,可以( )
A.将D型金属盒的半径增大为原来的2倍
B.将磁场的磁感应强度增大为原来的4倍
C.将加速电场的电压增大为原来的4倍
D.将加速电场的频率增大为原来的4倍
(12分)如右上图,在xOy平面第一象限整个区域分布一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为
的直线,磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v
0
垂直y轴射人匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45
0
角进入匀强磁场.已知OQ=l,不计粒子重力.求:
(1)粒子到达Q点的速度v
Q
为多大?
(2)P点的纵坐标是多少?
(3)若该粒子在磁场中运动时刚好不会穿过y轴,求磁感应强度B的大小.
(16分)如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,水平轨道AB和斜面BC均光滑且绝缘,AB和BC的长度均为L,斜面BC与水平地面间的夹角θ=60
0
?,有一质量为m、电量为+q的带电小球(可看成质点)被放在A点。已知在第一象限分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上,场强大小
,磁场为水平方向(图中垂直纸面向外),磁感应强度大小为B;在第二象限分布着沿x轴正向的水平匀强电场,场强大小
。现将放在A点的带电小球由静止释放,则小球需经多少时间才能落到地面(小球所带的电量不变)?
用回旋加速器来加速质子,为了使质子获得的动能增加为原来的4倍,原则上可采用下列哪几种方法:( )
A.将其磁感应强度增大为原来的2倍
B.将其磁感应强度增大为原来的4倍
C.将D形金属盒的半径增大为原来的2倍
D.将D形金属盒的半径增大为原来的4倍
如图为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图.滤速器中场强E方向向下,磁感强度
的方向垂直纸面向里,分离器中磁感强度
的方向垂直纸面向外.在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和
入射,若
,不计重力,则分别打在
四
点的离子分别是 [ ]
A.甲乙丙丁
B.甲丁乙丙
C.丙丁乙甲
D.甲乙丁丙
关 闭
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