一回旋加速器,在外加磁场一定时,可把静止的质子( 11H)加速到动能为EK,则该回旋加速器能使静止的α粒子( 42He)加速到的动能为______,加速α粒子的

一回旋加速器,在外加磁场一定时,可把静止的质子( 11H)加速到动能为EK,则该回旋加速器能使静止的α粒子( 42He)加速到的动能为______,加速α粒子的

题型:不详难度:来源:
一回旋加速器,在外加磁场一定时,可把静止的质子(
 11
H)加速到动能为EK,则该回旋加速器能使静止的α粒子(
 42
He)加速到的动能为______,加速α粒子的交流电压频率与加速质子的交流电压频率之比为______.
答案
粒子在洛伦兹力作用下,做匀速圆周运动,则有qvB=
mv2
R

 而动能表达式,EK=
1
2
mv2
=
q2B2R2
2m

因质子(
 11
H)与α粒子(
 42
He)可知,质量数之比为1:4,而电量之比为1:2;
所以α粒子(
 42
He)加速到的动能仍为Ek
根据周期公式,T=
2πm
B q
,则有f=
Bq
2πm

因质子(
 11
H)与α粒子(
 42
He)可知,
质量数之比为1:4,而电量之比为1:2;
加速α粒子的交流电压频率与加速质子的交流电压频率之比为1:2;
故答案为:Ek;1:2
举一反三
1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.

魔方格

某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图为俯视图乙.回旋加速器的核心部分为D形盒,D形盒装在真空容器中,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强在场,且与D形盒盒面垂直.两盒间狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D形盒半径为R,磁场的磁感应强度为B.设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计.质子质量为m、电荷量为+q.加速器接一定涉率高频交流电源,其电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进入D形盒运动轨道的半径r1
(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t;
(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子,需要进行怎样的改动?请写出必要的分析及推理.
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回旋加速器的D形盒半径为R=0.60m,两盒间距为d=0.01cm,用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为4.0MeV,加速电压为u=2.0×104 V,求:
(1)该加速器中偏转磁场的磁感应强度B.
(2)质子在D形盒中运动的时间.
(3)在整个加速过程中,质子在电场中运动的总时间.(已知质子的质量为m=1.67×10-27 kg,质子的带电量e=1.60×10-19 C)
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回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,离子源置于盒的圆心附近,若离子源射出的粒子电荷量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为Rmax,其运动轨迹如图所示,问:
(1)盒内有无电场?
(2)粒子在盒内做何种运动?
(3)粒子离开加速器时速度为多大,最大动能为多少?魔方格
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质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,在科学研究中具有重要应用.如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两端电压为U,板间匀强磁场磁感应强度为B1,一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2,结果分别打在a、b两点,测得两点间的距离为△R,由此可知,打在两点的粒子质量差为△m=______.(粒子重力不计)魔方格
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长为L,间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,今有质量为m、带电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场.欲使离子不打在极板上,入射离子的速度大小应满足的条件是(  ) 
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题型:不详难度:| 查看答案
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