题目内容

如图所示为一种获得高能粒子的装置.环行区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的匀强磁场,质量为m、电量为+q的粒子在环中作半径为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,粒子在两板间电场中得到加速.每当粒子离开B板时,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,并绕行第一圈.求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En

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Bn

⑶求粒子绕行n圈所需的总时间tn(粒子过A、B板间的时间忽略)

(1)nqU;(2)(3)

【解析】

试题分析:(1)粒子绕行一周电场力做功为W=qU,获得的动能为qU

绕行n圈回到A板时获得的总动能为En=nqU

(2)在第n圈时,又,可解得

(3)粒子运动的周期,

粒子绕行n圈所需的总时间为:

考点:带电粒子在磁场中的运动.

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