(20分)

    如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置。環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外,大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場。M、N為兩塊中心開有小孔的極板,每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過M、N板時(shí),都會(huì)被加速,加速電壓均為U;每當(dāng)粒子飛離電場后,M、N板間的電勢差立即變?yōu)榱。粒子?i>M、N間的電場中一次次被加速,動(dòng)能不斷增大,而繞行半徑R不變(M、N兩極板間的距離遠(yuǎn)小于R)。當(dāng)t=0時(shí),質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子靜止在M板小孔處,

   (1)求粒子繞行n圈回到M板時(shí)的動(dòng)能En;

   (2)為使粒子始終保持在圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場必須周期性遞增;求粒子繞行第n圈時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;

  (3)求粒子繞行n圈所需總時(shí)間tn。

 

(1)

(2)

(3)

解析:(1)粒子繞行一圈動(dòng)能的增量為qU,繞行n圈所獲得的總動(dòng)能

           4分

(2)因?yàn)?img width=93 height=41 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/imagenew/gzwl/15/314355.png" >

   8分

(3)粒子做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),每一圈所用時(shí)間為

由于第一圈速度不同,所以每一圈所需時(shí)間也不同

第一圈:

第二圈:

 

……

n圈的速度

故繞行n圈所需總時(shí)間

 

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置.環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場.質(zhì)量為m、電量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).A、B為兩塊中心開有小孔的極板.原來電勢都為零,每當(dāng)粒子經(jīng)過A板時(shí),A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間電場中得到加速.每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板的電勢又降為零,粒子在電場一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而繞行的半徑不變.(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R)
(1)設(shè)t=0時(shí)粒子靜止在A板小孔處,經(jīng)電場加速后,離開B板在環(huán)開磁場中繞行,求粒子繞行第1圈時(shí)的速度v1和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1
(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場必須周期性遞增,求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間t;
(3)在粒子繞行的整個(gè)過程中,A板電勢是否可以始終保持為+U?為什么?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置,環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場(環(huán)形區(qū)域的寬度非常小).質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板,原來電勢均為零,每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時(shí),A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間的電場中得到加速.每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板電勢又降為零.粒子在電場中一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變.(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R) 下列說法正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?河?xùn)|區(qū)一模)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置.環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直直面向外、大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場,質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng),A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢均為零,每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí),A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩極中得到加速.每當(dāng)粒子離開時(shí),A極電勢又降為零,粒子在電場中一次一次加速下動(dòng)能不斷增大,而繞行半徑不變.
(1)設(shè)t=0時(shí),粒子靜止在A板小孔處,在電場作用下加速,并開始繞行第一圈,求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的動(dòng)能En;
(2)為使粒子運(yùn)動(dòng)半徑始終不變,磁場必周期性遞增,求粒子繞行第n圈時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn為多少?
(3)求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn.(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R)

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置.環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).A、B為兩塊中心開有小孔的極板.原來電勢都為零,每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí),A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間電場中得到加速.每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板電勢又降為零.粒子在電場一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而繞行半徑不變.
(1)設(shè)t=0時(shí),粒子靜止在A板小孔處,在電場作用下加速.求粒子第一次穿過B板時(shí)速度的大小v1;
(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場必須周期性遞增.求粒子繞行第n圈時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小Bn
(3)求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn總(設(shè)極板間距離遠(yuǎn)小于R,粒子在A、B極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可忽略不計(jì)).

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置--環(huán)形加速器.環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié).質(zhì)量為m、電量為+q的粒子可在環(huán)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).P、Q為相距很近的兩塊中心開有小孔的極板,最初兩極板電勢都為零,每當(dāng)粒子飛至P板時(shí),P板電勢變?yōu)?U,Q板電勢仍保持為零,每當(dāng)粒子離開Q板時(shí),P板電勢立即變?yōu)榱悖W釉赑、Q兩板間電場的一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而粒子的繞行半徑通過磁場的調(diào)節(jié)保持為R不變.粒子經(jīng)過P、Q極板的時(shí)間極短,可忽略不計(jì).設(shè)t=0時(shí)刻,粒子靜止在P板小孔處,在電場作用下加速,并繞行第一圈.
(1)為使粒子始終在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場必須周期性遞增.求粒子從t=0時(shí)刻起繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn;
(2)求粒子從t=0時(shí)刻起繞行n圈回到P板所需的總時(shí)間tn

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