回旋加速器是高能物理中的重要儀器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示：置于真空中的兩個(gè)D形金屬盒半徑均為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，兩盒間距很小，它們之間有一定的電勢(shì)差，A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子在加速器交流電源產(chǎn)生的周期性變化的電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始被加速，并垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)。加速電壓u隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像如圖乙所示，其中T=2πmqB0忽略帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不考慮相對(duì)論效應(yīng)和變化電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。
（1）判斷粒子在圖甲磁場(chǎng)中回旋的方向（“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）；
（2）求粒子離開(kāi)加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能Ek；
（3）調(diào)節(jié)交流電的電壓，先、后兩次的電壓大小比為1：2，則粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為多少？
（4）實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若在t=14T時(shí)粒子第一次被加速，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)n次加速，求B可波動(dòng)的最大范圍。
2
πm
q
B
0
1
4
【考點(diǎn)】回旋加速器．
【答案】答：（1）粒子在圖甲磁場(chǎng)中回旋的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍?br />（2）粒子離開(kāi)加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能Ek為；
（3）調(diào)節(jié)交流電的電壓，先、后兩次的電壓大小比為1：2，則粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為；
（4）實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若在t=T時(shí)粒子第一次被加速，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)n次加速，B可波動(dòng)的最大范圍為：，（n=2，3，4……）。
q
2
B
2
0
R
2
2
m
（3）調(diào)節(jié)交流電的電壓，先、后兩次的電壓大小比為1：2，則粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為
2
1
（4）實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若在t=
1
4
2
（
n
-
1
）
2
n
-
1
B
0
≤
B
≤
2
（
n
-
1
）
2
n
-
3
B
0
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：153引用：2難度：0.3
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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(gè)中空的半圓金屬盒，處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們之間有一定的電勢(shì)差U。A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在加速器中被加速。下列說(shuō)法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 21:30:1組卷：166引用：2難度：0.8 -
2．回旋加速器的構(gòu)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(qiáng)磁場(chǎng)中。工作時(shí)交流電的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期（選填“相等”或“不相等”），粒子經(jīng)電場(chǎng)加速，經(jīng)磁場(chǎng)回旋，獲得的最大動(dòng)能由和D形盒的決定，與加速電壓無(wú)關(guān)。發(fā)布：2024/12/29 14:0:1組卷：70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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，用來(lái)加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，質(zhì)子從下半盒的質(zhì)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(shuō)法正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/17 19:30:2組卷：36引用：2難度：0.5
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