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 > 回旋加速器的原理
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:590 题号:15001107
某回旋加速器的核心构件如图所示。形盒的半径为,所加匀强磁场的磁感应强度大小为。在两形盒之间接上交变电压,被加速的粒子为质子,其质量为、电荷量为。质子从形盒中央由静止开始,每转半圈被加速一次,加速电压恒为,经若干次加速后,质子从形盒边缘被引出。忽略质子的加速时间,不考虑相对论效应和重力作用。求:
(1)高频交变电压的频率
(2)质子获得的最大动能
(3)质子在回旋加速器中运动的总时间

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解答题 | 适中 (0.65)
【推荐1】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 | 12次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐2】1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,目前在核科学、核技术、核医学等高新技术领域都得到了广泛应用。其工作原理如图甲所示,图乙为俯视图。是两个中空的半径为的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为的交流电源上,位于圆心处的粒子源A能不断产生带电粒子(初速度可以忽略,重力不计),它们在两盒之间被电场加速,置于与盒面垂直的磁感应强度为的匀强磁场中,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)粒子的比荷
(2)粒子获得的最大速度。
2023-11-16更新 | 247次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐3】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,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。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。不计重力作用。求:
(1)第一次加速后,粒子的速度大小v1
(2)粒子能达到的最大动能Ekm
(3)实际使用中发现,加速过程中存在相对论效应:随着粒子速度增大,粒子的质量也增大,粒子绕行周期变长。从而使粒子逐渐偏离了交变电场的加速状态。针对这个问题,请你提出一点改进措施。
2017-12-25更新 | 326次组卷
共计 平均难度:一般