美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得以
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美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得以
题型:宿迁二模
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美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得以较高能量带电粒子方面前进了一步,如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在A、C板间,带电粒子从P
0
处静止释放,并沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,盒缝间隙很小,可以忽略不计.对于这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )
A.带电粒子每运动半周被加速一次
B.P
1
P
2
>P
2
P
3
C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D.加速电场方向需要做周期性的变化
答案
举一反三
回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示.设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是( )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR
B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关
C.只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值
D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子
题型:丹东模拟
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在D型盒回旋加速度器中,高频交变电压(假设为右图所示的方形波)加在a板和b板间,带电粒子在a、b间的电场中加速,电压大小为U=800V,在匀强磁场中做匀速圆周运动,磁感应强度大小B=0.628T,a板与b板间的距离d=0.1mm,被加速的粒子为质子,质子的质量约为m=1.6×10
-27
kg,电荷量为q=1.6×10
-19
C.t=0时刻,静止的质子从靠近a板的P点开始第1次加速,t=T/2时刻恰好第2次开始加速,t=T时刻恰好第3次开始加速,…,每隔半个周期加速一次.(每一次加速的时间与周期相比可以忽略,不考虑相对论中因速度大而引起质量变化的因素)
(1)求交变电压的周期T.
(2)求第900次加速结束时,质子的速度多大?
(3)虽然每一次的加速时间可以忽略,但随着加速次数的增多,在电场中运动的时间累积起来就不能忽略了.求第n次完整的加速过程结束时质子在ab间电场中加速运动的总时间t(用相关物理量的字母符号如U、d…表示,不需代入数值)
题型:不详
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在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条窄缝.两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图乙为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中.在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速.如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度,由导出装置导出.已知正离子的电荷量为q,质量为m,加速时电极间电压大小为U,磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R.每次加速的时间很短,可以忽略.正离子从离子源出发时的初速度为零.
(1)为了使正离子每经过窄缝都被加速,求交变电压的频率;
(2)求离子能获得的最大动能;
(3)求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比.
题型:不详
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飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比
q
m
.如图(1),带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越AB所用时间L
1
.改进以上方法,如图(2),让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后飞行的总时间t
2
,(不计离子重力)
(1)忽略离子源中离子的初速度,①用t
1
计算荷质比;②用t
2
计算荷质比.
(2)离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都为
q
m
的离子在A端的速度分别为v和v′(v≠v′),在改进后的方法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差△t.可通过调节电场E使△t=0.求此时E的大小.
题型:重庆
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回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场(其频率为f),使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图6所示,设匀强磁场的磁感应强度为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U.则下列说法中正确的是( )
A.增大匀强电场间的加速电压,被加速粒子最终获得的动能将增大
B.增大磁场的磁感应强度,被加速粒子最终获得的动能将增大
C.被加速粒子最终速度大小不超2πfR
D.增大匀强电场间的加速电压,被加速粒子在加速器中运动的圈数将减少
题型:不详
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