回旋加速器原理如圖所示,D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒,置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中,它們接在交流電源上,位于D1圓心處的離子源A能不斷產(chǎn)生正離子,它們?cè)趦珊兄g被電場加速,當(dāng)正離子被加速到最大動(dòng)能Ek后,再設(shè)法將其引出。已知正離子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)電極間電壓大小恒為U,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。
(1)試計(jì)算上述正離子被第一次加速后進(jìn)入D2中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)計(jì)算正離子飛出時(shí)的最大動(dòng)能;
(3)設(shè)該正離子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同,試證明當(dāng)R>>d時(shí),正離子在電場中加速的總時(shí)間相對(duì)于在D形盒中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)(正離子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí),不考慮磁場的影響)。
【考點(diǎn)】回旋加速器.
【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:170引用:2難度:0.4
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1.如圖所示,甲是質(zhì)譜儀的示意圖,乙是回旋加速器的原理圖,丙是研究楞次定律的實(shí)驗(yàn)圖,丁是研究自感現(xiàn)象的電路圖,下列說法正確的是( )
A.質(zhì)譜儀可以用來測量帶電粒子的比荷,也可以用來研究同位素 B.回旋加速器是加速帶電粒子裝置,其加速電壓越大,帶電粒子最后獲得的速度越大 C.丙圖中,磁鐵插入過程中,電流由a→→b D.丁圖中,開關(guān)S斷開瞬間,燈泡A一定會(huì)突然閃亮一下 發(fā)布:2024/12/15 0:0:1組卷:91引用:6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>
A.回旋加速器不能無限加速粒子 B.增大交變電壓U,則質(zhì)子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短 C.回旋加速器所加交變電壓的頻率為 qB2πmD.下半盒內(nèi)部質(zhì)子的軌道半徑之比(由內(nèi)到外)為 1:3:5發(fā)布:2024/12/17 19:30:2組卷:35引用:2難度:0.5 -
3.勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示。置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時(shí)間可忽略。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直,高頻交流電頻率為f,加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為+q,在加速器中被加速,且加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πRf B.質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比 C.質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為 :12D.不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f,該回旋加速器也能用于α粒子加速 發(fā)布:2024/12/13 18:30:1組卷:88引用:1難度:0.7
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