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 > 粒子在回旋加速器中的最大动能
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:159 题号:14802086
回旋加速器的两个D形金属盒间有匀强电场,使粒子每次穿过狭缝时都得到加速,将两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,粒子源置于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子电荷量为q,质量为m,粒子最大的回旋半径为Rmax,求:
(1)粒子在盒内做何种运动;
(2)所加交变电流的频率及粒子角速度;
(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能。
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【推荐1】回旋加速器的D形盒的俯视图如图所示,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间忽略不计。已知垂直盒面的匀强磁场的磁感应强度大小为,D形盒的半径为,高频电源的频率为,两盒间电压为。若A处的粒子源发出一个带电荷量为的粒子(初速度的大小可忽略),粒子经过电场加速后进入磁场,在磁场中做圆周运动,然后再次经过狭缝被电场加速,再进入磁场,直到最后从D形盒出口飞出。
(1)求粒子从D形盒出口飞出时的速度大小和粒子在D形盒中被加速的次数。
(2)若匀强磁场的磁感应强度大小变为原来的二分之一,同时改变电源的频率,求该粒子从D形盒出口飞出时的动能。
2023-03-11更新 | 255次组卷
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【推荐2】回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,回旋加速器的原理如图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、周期为T的交流电源上,位于D1圆心处的粒子源A能不断产生带电粒子(初速度可以忽略,重力不不计)。它们在两盒之间被电场加速,粒子束以最大速度输出时的等效电流为ID1D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中,忽略粒子在电场中运动的时间及相互作用,且最大速度远小于光速,求:
(1)粒子的荷质比
(2)粒子获得的最大速度:
(3)回旋加速器输出时的平均功率P
2022-01-18更新 | 756次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐3】通过带电粒子在加速器中的运动情况讨论:
(1)回旋加速器所加的电场和磁场各起什么作用?
(2)带电粒子在D形盒内做圆周运动的周期随半径的增大是否发生变化?为什么?
(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,所加交变电压的周期应该满足什么样的条件?
(4)粒子从离子源发出,在缝隙中第一次被加速,以速率进入磁场,在磁场作用下做圆周运动的半径是多少?经过多长时间回到缝隙?
(5)粒子每次经过D形盒狭缝时,电场力做功多少一样吗?
(6)以此类推,当粒子做圆周运动的半径等于多大时,速度达到最大,便通过特殊装置引出,最终获得的动能与交变电压大小有无关系?
2024-05-14更新 | 9次组卷
共计 平均难度:一般