回旋加速器是用来加速带电粒子的装置.它的核心部分是两个D型金属盒.如图6所示.盒正中间开有一个窄缝.在两个D形盒之间加交流电压.于是在缝隙中形成交变电场.由于电屏蔽作用.在D型盒内部电场很弱.D型盒装——青夏教育精英家教网—

4、回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，它的核心部分是两个D型金属盒，如图6所示，盒正中间开有一个窄缝，在两个D形盒之间加交流电压，于是在缝隙中形成交变电场，由于电屏蔽作用，在D型盒内部电场很弱。D型盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D型盒的底面。

回旋加速器的工作原理如图7所示。放在A₀处的粒子源发出一个带正电的粒子，它以某一速率V₀垂直进入匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。经过半个周期，当它沿着圆弧A₀A₁到达A₁时，在处加一个向上的电场，使这个带电粒子在受到一次电场加速，速率由V₀增加到V₁。然后粒子以速率V₁在磁场中做匀速圆周运动。我们知道，粒子的轨道半径跟它的速率成正比，因而粒子沿着半径增大了的圆周运动。又经过半个周期，当它沿着半圆弧到达时，在处加一个向下电场，使粒子又一次受到电场的加速，速率增加到V₂。如此继续下去，每当粒子运动到窄缝处时都使它受到电场的加速，粒子将沿着图示螺线……回旋下去，速率将一步一步地增大。

已知回旋加速器的D型盒半径为R=60cm。两盒间距1cm，用它加速质子时可使质子获得4MeV的能量，加速电压为U=2×10⁴V。求（1）该加速器中偏转磁场的磁感应强度；（2）质子在D型盒中运动的时间t；（3）整个过程中，质子在运动的总时间。

3、如图4(a)所示为一种获得高能粒子的装置――环形加速器，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场。质量为m、电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两极板间的电场中得到加速。每当粒子离开时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变。

⑴设t=0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并开始绕行第一圈，求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能E_n。

⑵为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行第n圈时的磁感应强度B_n。

⑶求粒子绕行n圈所需的总时间t_n（设极板间距远小于R）。

⑷在图4(b)中画出A板电势u与时间t的关系（从t=0起画到粒子第四次离开B板）。

⑸在粒子绕行的整个过程中A板电势是否可始终保持+U？为什么？

2、显像管的简要工作原理是阴极K发射的电子束经高压加速电场（电压为U）加速后，进入放置在其颈部的偏转线圈形成的偏转磁场中偏转，偏转后的电子轰击荧光屏，荧光粉受激发而发光，图2―a为电视机显像管原理简图。某同学家中电视机画面的幅度偏小，维修店的技术人员检查后诊断为显像管或偏转线圈出了故障（显像管的偏转线圈如图2―b所示），试分析引起故障的原因可能是（）

A、电子枪发射的电子数减少。

B、加速电场的电压过高，电子速度偏大。

C、偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱。

D、偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少。

1、如图1所示是测量带电粒子质量的仪器――质谱仪的工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图1中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子成为正一价的离子。离子从狭缝S₁以很小的速度（即初速度不计）进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S₂、S₃射入磁感应强度为B的匀强磁场（方向垂直于磁场区的界面PQ）中。最后，离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S₃的细线。若测得细线到狭缝S₃的距离为d。请导出离子的质量m的表达式。