1931年，勞倫斯和學(xué)生利文斯頓研制了世界上第一臺(tái)回旋加速器，如圖1所示，這個(gè)精致的加速器由兩個(gè)D形空盒拼成，中間留一條縫隙，帶電粒子在縫隙中被周期性變化的電場(chǎng)加速，在垂直于盒面的磁場(chǎng)作用下旋轉(zhuǎn)，最后以很高的能量從盒邊緣的出射窗打出，用來轟擊靶原子。
（1）勞倫斯的微型回旋加速器直徑d=10cm,加速電壓U=2kV，可加速氘核（21H）達(dá)到最大為Ekm=80KeV的能量，求：
a.氘核穿越兩D形盒間縫隙的總次數(shù)N；
b.氘核被第10次加速后在D形盒中環(huán)繞時(shí)的半徑R。
（2）自誕生以來，回旋加速器不斷發(fā)展，加速粒子的能量已經(jīng)從每核子20MeV（20MeV/u）提高到2008年的1000MeV/u,現(xiàn)代加速器是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，而磁鐵在其中相當(dāng)重要。加速器中的帶電粒子，不僅要被加速，還需要去打靶，但是由于粒子束在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)因各種作用變得“散開”，因此需要用磁鐵來引導(dǎo)使它們聚集在一起。為了這個(gè)目的，磁鐵的模樣也發(fā)生了很大的變化。圖2所示的磁鐵為“超導(dǎo)四極鐵”，圖3所示為它所提供磁場(chǎng)的磁感線。請(qǐng)?jiān)趫D3中畫圖分析并說明，當(dāng)很多帶正電的粒子沿垂直紙面方向進(jìn)入“超導(dǎo)四極鐵”的空腔，磁場(chǎng)對(duì)粒子束有怎樣的會(huì)聚或散開作用？
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【考點(diǎn)】回旋加速器；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：167引用：1難度：0.6
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1．回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們之間有一定的電勢(shì)差U。A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在加速器中被加速。下列說法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 21:30:1組卷：163引用：2難度：0.8 -
2．如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，質(zhì)子從下半盒的質(zhì)子源由靜止出發(fā)，加速到最大能量E后由A孔射出，則下列說法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/17 19:30:2組卷：35引用：2難度：0.5 -
3．回旋加速器的構(gòu)造如圖所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源，D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。工作時(shí)交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期（選填“相等”或“不相等”），粒子經(jīng)電場(chǎng)加速，經(jīng)磁場(chǎng)回旋，獲得的最大動(dòng)能由和D形盒的決定，與加速電壓無關(guān)。發(fā)布：2024/12/29 14:0:1組卷：66引用：2難度：0.8
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