组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在复合场中的运动 > 回旋加速器 > 回旋加速器的综合计算
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:455 题号:12332389
回旋加速器的工作原理如图甲所示,置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,被加速粒子的质量为m、电荷量为+q,加在狭缝间的交变电压如图乙所示,电压值的大小为U0,周期T 。一束该种粒子在t=0~ 时间内从A处均匀地飘入狭缝,其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不考虑粒子间的相互作用。求:
(1)出射粒子的动能Em
(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0

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【推荐1】回旋加速器的示意图如图所示。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝;两个D型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在盒中心A处有粒子源,它产生并发出带电粒子,经狭缝电压加速后,进入盒中。在磁场力的作用下运动半个圆周后,垂直通过狭缝,再经狭缝电压加速;为保证粒子每次经过狭缝都被加速,设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达D型盒的边缘,以最大速度被导出。已知某粒子所带电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R,设狭缝很窄,粒子通过狭缝的时间可以忽略不计。设该粒子从粒子源发出时的初速度为零,不计粒子重力和粒子间的相互作用力,忽略相对论效应,求:
(1)交变电压的周期T
(2)粒子被加速后获得的最大动能
(3)粒子在回旋加速器中运动的总时间。
   
2023-05-30更新 | 1274次组卷
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【推荐2】1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求交变电场的频率;
(2)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(3)求粒子从静止开始加速到出口处在电场和磁场中运动所需的总时间t

2024-02-28更新 | 385次组卷
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【推荐3】如图所示,相距为d的狭缝PQ间存在着方向始终与PQ平面垂直、电场强度大小为E的匀强电场,且电场的方向按一定规律分时段变化.狭缝两侧均有磁感强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且磁场区域足够大,某时刻从P平面处由静止释放一个质量为m、带电荷为q的带负电的粒子(不计重力),粒子被加速后由A点进入Q平面右侧磁场区,以半径做圆运动,此时电场的方向已经反向,当粒子由点自右向左通过Q平面后,使粒子再次被加速进入P平面左侧磁场区做圆运动,此时电场又已经反向,粒子经半个圆周后通过P平面进入PQ狭缝又被加速,…….以后粒子每次通过PQ间都被加速,设粒子自右向左穿过Q平面的位置依次分别是、…………,求:
(1)粒子第一次在Q右侧磁场区做圆运动的半径的大小;
(2)粒子第一次和第二次自右向左通过Q平面的位置之间的距离;
(3)设间的距离小于,则值为多大?
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