题目内容
环型对撞机是研究高能粒子的重要装置.带电粒子被电压为U的电场加速后,注入对撞机的高真空环状空腔内,在匀强磁场中作半径恒定的匀速圆周运动.带电粒子局限在环状空腔内运动,粒子碰撞时发生核反应.关于带电粒子的比荷q/m、加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期T的关系有如下判断:①对于给定的U,q/m越大,则B应越大;②对于给定的U,q/m越大,则B应越小;③对于给定的带电粒子,U越大,则T越小;④对于给定的带电粒子,不管U多大,T都不变,其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
D
解析:
在电场加速中,根据动能定理有:
,令k=q/m,得
,在洛伦兹力的作用下粒子作匀速圆周运动,轨道半径![]()
,
,所以②正确,周期![]()
, 对给定的带电粒子,k为定值,周期只与磁感应强度成反比,与加速电压等无关,所以④正确.
练习册系列答案
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环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是一个高真空的圆环状的空腔.若带电粒子初速可视为零,经电压为U的电场加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B.带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动.要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动,下列说法中正确的是( )
| A、对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大 | B、对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小 | C、对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小 | D、对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变 |