题目内容

【题目】如图所示,为一回旋加速器的示意图,其核心部分为处于匀速磁场中的形盒,两形盒之间接交流电源,并留有窄缝,离子在窄缝间的运动时间忽略不计.已知形盒的半径为,在部分的中央放有离子源,离子带正电,质量为、电荷量为,初速度不计.若磁感应强度的大小为,每次加速时的电压为.忽略离子的重力等因素.

求:

)加在形盒间交流电源的周期

)离子在第次通过窄缝后的运动半径

)离子加速后可获得的最大动能

【答案】

【解析】)加在形盒间交流电源的周期等于粒子在磁场中的运行周期.

在磁场中洛伦兹力提供向心力,则有: .①

.②

联立①②可得:

)设第次通过窄缝后粒子的速度为,则有: .③

在磁场中洛伦兹力提供向心力,则有: .④

联立③④可得:

)设粒子的最大速度为,对应着粒子的最大运动半径即,则有:

.⑤

.⑥

联立⑤⑥可得:

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