题目内容
【题目】如图回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为一个质量了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.
求该回旋加速器所加交变电场的频率;
求粒子离开回旋加速器时获得的动能;
设两D形盒间的加速电压为U,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需时间不计在电场中的加速时间.
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
试题分析: (1)由回旋加速器的工作原理知,交变电场的频率与粒子在磁场运动的频率相等,故:
粒子在磁场中做匀速圆周运动过程,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
周期:
联立解得:,
(2)粒子离开磁场时速度最大,根据牛顿第二定律,有:
最大动能:
联立解得:
(3)加速次数:粒子每转动一圈加速两次,故转动的圈数为:
粒子运动的时间为:t=nT
联立解得:
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