组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在磁场中的运动 > 带电粒子在无边界匀强磁场中运动 > 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动:半径与周期公式
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:1224 题号:21259701
如左图所示为回旋加速器的工作原理图,是两个中空的半圆金属盒,半径为,他们之间有一定的电势差D形盒中心A处的粒子源产生初速度不计的带电粒子,粒子的质量为,电荷量为,它能在两盒之间被电场加速。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为,粒子可在磁场中做匀速圆周运动。经过半个圆周之后,当粒子再次到达两盒间的缝隙时,这时控制两盒间的电势差,使其恰好改变正负极,于是粒子经过盒缝时再一次被加速。粒子在做圆周运动的过程中一次一次的经过盒缝,两盒间的电势差一次一次的改变正负,粒子的速度就能够不断增加,最终从D形盒边缘射出。如果粒子能够被一直加速,则需要粒子做圆周运动的周期(未知量)等于交变电场周期(未知量),交变电场变化的规律如右图所示。不计粒子重力,加速过程中忽略粒子在电场中运动的时间,不考虑相对论效应和变化的电场对磁场分布的影响,粒子在电场中的加速次数等于在磁场中回旋半周的次数。求:
(1)粒子被加速5次后、6次后在磁场中做圆周运动的半径之比
(2)粒子从开始被加速到离开D形盒所需要的时间
(3)若交变电场周期不稳定,有一些差值(但在的范围内),使得时刻产生的粒子恰好只能被加速次,求周期的范围。

相似题推荐

解答题 | 适中 (0.65)
【推荐1】如图所示是带电粒子在匀强磁场中穿透薄片前后的两个半圆弧径迹,径迹半径分别为Rr.带电粒子的质量、电荷量在整个运动过程中均保持不变.问:
(3)带电粒子是带正电还是负电?
(2)带电粒子穿透薄片前后的速率之比是多少?
(3)带电粒子穿透薄片前后的运动时间之比是多少?
2019-01-30更新 | 723次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐2】如图所示,空间中存在垂直于纸面(平面)向里的磁场,在轴上方磁感应强度大小为,在轴下方磁感应强度大小为。一质量为、电荷量为的带电粒子(不计重力)从原点以与轴正方向成角的速度射入磁场,求:
(1)粒子第一次经过轴时,与原点的距离;
(2)粒子再次回到原点时经历的时间。
2021-05-23更新 | 731次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐3】如图所示,在直角坐标系的原点O处有一放射源,沿着纸面向四周均匀发射速度大小均为v的带正电粒子,在放射源的右边垂直于x轴放置一块薄挡板,挡板与xOy平面交线的两端点M、N与原点O正好处于等腰直角三角形三个顶点上.已知带电粒子的质量为m,所带的电荷量为q,M、N两点间的距离为L,不计粒子的重力.

(1)若在y轴的右侧加一平行于x轴的匀强电场,使所有向y轴右侧射出的粒子都能打到挡板MN上,求电场强度的最小值及在电场强度为时,打到板上的粒子动能
(2)若在整个空间加一垂直纸面向里的匀强磁场,使挡板MN的左侧各点都有粒子打到板上,求匀强磁场的磁感应强度的最大值及在磁感应强度为的匀强磁场中,放射源O向外发射出的所有带电粒子的总数是打在板左侧的粒子总数的多少倍.
2018-07-22更新 | 244次组卷
共计 平均难度:一般