用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器,其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒.在加速帶電粒子時(shí),兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩盒分別與高頻電源相連.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間,則下列判斷正確的是.( 。
A.伴隨粒子動(dòng)能變大,應(yīng)有(t2-t1)>(t3-t2)>(t4-t3
B.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于2(tn-tn-1
C.要想粒子獲得的最大動(dòng)能增大,可增加D形盒的半徑
D.粒子加速次數(shù)越多,粒子最大動(dòng)能一定越大

A、根據(jù)周期公式T=
2πm
qB
知,粒子的回旋的周期不變,與粒子的速度無(wú)關(guān),所以t4-t3=t3-t2=t2-t1.故A錯(cuò)誤.
B、交流電源的周期必須和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致,故電源的變化周期應(yīng)該等于2(tn-tn-1),故B正確;
C、根據(jù)半徑公式r=
mv
qB
知,v=
qBr
m
,則粒子的最大動(dòng)能Ek=
1
2
mv2=
q2B2r2
2m
,與加速的次數(shù)無(wú)關(guān),與D形盒的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān).故C正確,D錯(cuò)誤.
故選:BC.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,再第二象限和第四象限的正方形區(qū)域內(nèi)分別存在著面積相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,方向相反,且都垂直與xoy平面;在第一象限內(nèi)存在著平行與xoy平,沿x軸方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中沒(méi)有畫出);一電子由P(-d,d)點(diǎn),沿x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ.(電子質(zhì)量為m,電荷量為e,sin53°=0.8)
(1)若電子離開磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ后直接進(jìn)入第三象限,求入射速度的范圍;
(2)若電子從(0,
d
2
)位置射出磁場(chǎng)Ⅰ,接著通過(guò)第一象限后直接垂直與x軸方向進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ,求場(chǎng)強(qiáng)度E的大小及方向;
(3)求第(2)問(wèn)中電子離開磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)的位置坐標(biāo).

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示是一種簡(jiǎn)化磁約束示意圖,可以將高能粒子約束起來(lái).有一個(gè)環(huán)形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的截面內(nèi)半徑R1,外半徑R2,被約束的粒子帶正電,比荷
q
m
=4.0×107C/kg,不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用.(請(qǐng)?jiān)诖鹁碇泻?jiǎn)要作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖)
(1)若內(nèi)半徑R1=1m,外半徑R2=3m,要使從中間區(qū)域沿任何方向,速率v=4×
107m/s的粒子射入磁場(chǎng)時(shí)都不能越出磁場(chǎng)的外邊界,則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為多大?
(2)若內(nèi)半徑R1=
3
m,外半徑R2=3m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,帶電粒子從中間區(qū)域沿半徑方向射入磁場(chǎng),則粒子不能穿越磁場(chǎng)外邊界的最大速率vm是多少?
(3)若帶電粒子以(2)問(wèn)中最大速率vm從圓心O出發(fā)沿圓環(huán)半徑方向射入磁場(chǎng),請(qǐng)?jiān)趫D中畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡,并求出粒子從出發(fā)到第二次回到出發(fā)點(diǎn)所用的時(shí)間(結(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示或保留二位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

回旋加速器是加速帶電粒子的裝置.其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng),使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能,則下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
B.增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓
C.增大D形金屬盒的半徑
D.減小狹縫間的距離

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

關(guān)于回旋加速器,下述說(shuō)法中不正確是( 。
A.電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速,動(dòng)能增大
B.電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替使帶電粒子加速
C.磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子在磁場(chǎng)中回旋,獲得多次被加速的機(jī)會(huì)
D.D形盒的半徑越大,射出的帶電粒子獲得的能量越多

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

質(zhì)譜儀是用來(lái)測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要裝置,在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用.如圖所示的是質(zhì)譜儀工作原理簡(jiǎn)圖,電容器兩極板相距為d,兩板間電壓為U,極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,方向垂直紙面向外.一束電荷量相同但質(zhì)量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器,沿直線穿過(guò)電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外.結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點(diǎn),設(shè)a、b兩點(diǎn)之間距離為x,粒子所帶電荷量為q,且不計(jì)重力.則以下判斷正確的是( 。
A.該束帶電粒子的電性均相同,且均帶正電
B.該束帶電粒子的電性均相同,且均帶負(fù)電
C.該束帶電粒子的速度均相同,且均為
U
B1d
D.打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差△m=
B1B2qdx
2U

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖,一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過(guò)由相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(B)和勻強(qiáng)電場(chǎng)(E)組成的速度選擇器,然后粒子通過(guò)平板S上的狹縫P,進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B′,最終打在A1A2上.下列表述正確的是

A.粒子帶負(fù)電
B.所有打在A1A2上的粒子,在磁場(chǎng)B′中運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同
C.能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于
D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(16分)1932年,勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器;匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D所示,置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子,質(zhì)量為m、電荷量為+q ,在加速器中被加速,加速電壓為U。加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。

(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比;
(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t ;
(3)實(shí)際使用中,磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率都有最大值的限制。若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率的最大值分別為Bm、fm,試討論粒子能獲得的最大動(dòng)能E。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒,兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并分別與高頻電源相連,F(xiàn)分別加速氘核()和氦核()。下列說(shuō)法中正確的是(    )
A.它們的最大速度相同
B.它們的最大動(dòng)能相同
C.它們?cè)贒形盒中運(yùn)動(dòng)的周期相同
D.僅增大高頻電源的電壓可增大粒子的最大動(dòng)能

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同步練習(xí)冊(cè)答案