在研究原子核的內部結構時,需要用能量很高的粒子去轟擊原子核。粒子加速器可以用人工方法使帶電粒子獲得很大速度和能量。
圖甲是回旋加速器的結構示意圖,D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓型金屬盒,兩盒之間留有間距為d的窄縫,它們之間有一定的電勢差。兩個金屬盒處于與盒面垂直的勻強磁場中,磁感應強度為B.D1盒的中央A處的粒子源可以產生質量為m、電荷量為+q的粒子。粒子在兩盒之間被電場加速,之后進入磁場后做勻速圓周運動。經過若干次加速后,將粒子從金屬盒邊緣引出。設粒子在交變電場中運動時電壓大小為U,不考慮粒子離開A處時的速度、粒子重力、粒子間的相互作用及相對論效應。
(1)求粒子被引出時的動能Ek;
(2)求粒子被電場加速的次數(shù)n;
(3)隨著粒子在電場中的不斷加速,粒子在磁場中的運動速率一次比一次增大,然而粒子每次在金屬盒中的運動時間卻相同,粒子在交變電場中加速的總時間也可以忽略。已知10MeV以上的回旋加速器中磁感應強度的數(shù)量級為1T,金屬盒的直徑在1m以上,窄縫之間距離約為0.1cm。請你結合上述參數(shù),通過推導和估算加以分析。
【考點】回旋加速器;帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動.
【答案】見試題解答內容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:181引用:1難度:0.5
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1.回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒,處于與盒面垂直的勻強磁場中,它們之間有一定的電勢差U。A處的粒子源產生的帶電粒子在加速器中被加速。下列說法正確的是( )
發(fā)布:2024/12/29 21:30:1組卷:163引用:2難度:0.8 -
2.回旋加速器的構造如圖所示,D1、D2是半圓形金屬盒,D形盒的縫隙處接交流電源,D形盒處于勻強磁場中。工作時交流電的周期和粒子做圓周運動的周期(選填“相等”或“不相等”),粒子經電場加速,經磁場回旋,獲得的最大動能由和D形盒的決定,與加速電壓無關。
發(fā)布:2024/12/29 14:0:1組卷:66引用:2難度:0.8 -
3.如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R,所加磁場的磁感應強度為B,用來加速質量為m、電荷量為q的質子,質子從下半盒的質子源由靜止出發(fā),加速到最大能量E后由A孔射出,則下列說法正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/17 19:30:2組卷:35引用:2難度:0.5