题目内容
回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，离子源置于盒的圆心附近，若离子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax，其运动轨迹如图所示，问：（1）盒内有无电场？
（2）粒子在盒内做何种运动？
（3）粒子离开加速器时速度为多大，最大动能为多少？
分析：盒内只有磁场粒子做匀速圆周运动，当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径，而电场存在于两D形盒之间．
解答：解：（1）加速器由D形盒盒间缝隙组成，盒间缝隙对粒子加速有有电场，D形盒起到让粒子旋转再次通过盒间缝隙进行加速，
要做匀速圆周运动，没有电场． 则有电场只存在于两盒之间，而盒内无电场
（2）粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，洛伦兹力始终与速度垂直，粒子做匀速圆周运动
（3）粒子速度增加则半径增加，当轨道半径达到最大半径时速度最大
由R=
得Vmax=
则其最大动能为：Ekmax=
mv2max=
答：（1）盒内无电场．
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动
（3）最大速度为Vmax=
，最大动能为：Ekmax=
mv2max=
要做匀速圆周运动，没有电场． 则有电场只存在于两盒之间，而盒内无电场
（2）粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，洛伦兹力始终与速度垂直，粒子做匀速圆周运动
（3）粒子速度增加则半径增加，当轨道半径达到最大半径时速度最大
由R=
| mv |
| Bq |
| BqRmax |
| m |
则其最大动能为：Ekmax=
| 1 |
| 2 |
B2q2
| ||
| 2m |
答：（1）盒内无电场．
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动
（3）最大速度为Vmax=
| BqRmax |
| m |
| 1 |
| 2 |
B2q2
| ||
| 2m |
点评：明确电场与磁场地的作用，最大速度决定于D形盒的半径．
练习册系列答案
相关题目
如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个“D”型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源相连．则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关（ ）
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．以下关于回旋加速器的原理和应用，下列说法中正确的是（ ）| A、加速同一种带电粒子时，加速电压越大，粒子获得的最大动能越大 | ||||
| B、加速同一种带电粒子时，加速电压的频率越大，粒子获得的最大动能越大 | ||||
| C、加速同一种带电粒子时，D形盒中的磁场越强，粒子获得的最大动能越大 | ||||
D、加速器可以同时加速氚核（
|
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中形成交变的匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都能得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直盒面向下，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，当粒子做圆周运动的半径达到最大值时通过特殊装置被引出．如果用磁感应强度不变的同一回旋加速器分别加速同种电性但比荷（| q |
| m |
| A、加速比荷较大的带电粒子所需的交流电源的周期一定较小 |
| B、加速比荷较大的带电粒子所需的交流电源的周期一定较大 |
| C、加速结束后比荷较大的带电粒子获得的最大动能一定较大 |
| D、加速结束后比荷较大的带电粒子获得的最大动能一定较小 |
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（3 1 |
4 2 |
| A、加速氚核的交流电源的周期较大 |
| B、加速α粒子的交流电源的周期较大 |
| C、加速氚核获得的最大动能也较小 |
| D、加速α粒子获得的最大动能较大 |