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如圖15-6-4所示為回旋加速器的示意圖,已知D形盒的半徑為R,中心上半面出口處O放有質量為m、帶電荷量為q的正離子源.若磁感應強度大小為B,求:

15-6-4

(1)加在D形盒間的高頻電源的頻率;

(2)離子加速后的最大能量.

解析:(1)帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的周期:T=.

由于兩D形盒之間窄縫的距離很小,可以忽略粒子穿過電場所用時間,因此要使帶電粒子不斷被加速,高頻電源的周期應等于粒子做圓周運動的周期,故高頻電源的頻率應取:f=.

(2)離子加速后,從D形盒引出時的能量達到最大時,粒子做最后一圈圓周運動的半徑就等于D形盒的半徑R,故R=.粒子的最大動能為Ek=.

答案:(1)  (2)

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖15-6-4所示,相距為d的狹縫P、Q間存在著電場強度為E、方向按一定規律變化的勻強電場(電場方向始終與P、Q平面垂直).狹縫兩側均有磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場區,其區域足夠大.某時刻從P平面處由靜止釋放一個質量為m、電荷量為q的帶負電的粒子(不計重力),粒子被加速后由A點進入Q平面右側磁場區,以半徑r1做圓周運動,并由A1點自右向左射出Q平面.此時電場恰好反向,使粒子再次被加速而進入P平面左側磁場區,做圓周運動,經過半個圓周后射出P平面進入P、Q狹縫,電場方向又反向,粒子又被加速……以后粒子每次到達P、Q狹縫間,電場都恰好反向,使得粒子每次通過P、Q間都被加速.設粒子自右向左穿過Q平面的位置分別是A1、A2……An.

15-6-4

(1)求粒子第一次在Q平面右側磁場區做圓周運動的半徑r1;

(2)設An與An+1間的距離小于,求n的值.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖15-6-7所示是一種獲得高能粒子的裝置,環行區域內存在垂直紙面向外、大小可調節的均勻磁場.質量為m、電荷量為+q的粒子在環中做半徑為R的圓周運動.A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢都為零.每當粒子飛經A板時,A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩極板間電場中得到加速,每當粒子經過B板時,A板電勢又降為零.粒子在電場一次次加速下動能不斷增大,而繞行半徑不變.

15-6-7

(1)設t=0時,粒子靜止在A板小孔處,在電場作用下加速,并繞行一圈,求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能En;

(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動,磁感應強度必須周期性遞增,求粒子繞行第n圈時的磁感應強度Bn;

(3)求粒子繞行n圈所需的總時間tn(設極板間距遠小于R);

(4)在粒子繞行過程中,A板電勢是否始終保持為+U,為什么?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖15-6-4所示為回旋加速器的示意圖,已知D形盒的半徑為R,中心上半面出口處O放有質量為m、帶電荷量為q的正離子源.若磁感應強度大小為B,求:

圖15-6-4

(1)加在D形盒間的高頻電源的頻率;

(2)離子加速后的最大能量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

在如圖15-6-9所示的空間區域里,y軸左方有一勻強電場,場強方向跟y軸負方向成30°角,大小為E= 4.0×105N/Cy軸右方有一垂直紙面的勻強磁場,有一質子以速度v0= 2.0×106m/S?由x軸上A點(OA=10cm)第一次沿軸正方向射入磁場,第二次沿x軸負方向射入磁場,回旋后都垂直射入電場,最后又進入磁場,已知質子質量m為1.6×10 -27kg.求:

(1)勻強磁場的磁感應強度;

(2)質子兩次在磁場中運動的時間之比;

(3)質子兩次在電場中運動的時間各為多少.

          

圖15-6-9              圖15-6-10

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