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菁優(yōu)網(wǎng)1930年,勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器。加速器在核物理和粒子物理研究中發(fā)揮著巨大的作用,回旋加速器是其中的一種。如圖是某回旋加速器的結構示意圖,D1和D2是兩個中空的、半徑為R的半圓型金屬盒,兩盒之間窄縫的寬度為d,它們之間有一定的電勢差U。兩個金屬盒處于與盒面垂直的勻強磁場中,磁感應強度大小為B,D1盒的中央A處的粒子源可以產(chǎn)生質量為m、電荷量為+q的粒子,粒子每次經(jīng)過窄縫都會被電場加速,之后進入磁場做勻速圓周運動,經(jīng)過若干次加速后,粒子從金屬盒D1邊緣離開,忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子間的相互作用及相對論效應。
(1)求粒子離開加速器時獲得的最大動能Ekm;
(2)在分析帶電粒子的運動軌跡時,用Δd表示任意兩條相鄰軌跡間距,甲同學認為Δd不變,乙同學認為Δd逐漸變大,丙同學認為Δd逐漸減小,請通過計算分析哪位同學的判斷是合理的;
(3)若該回旋加速器金屬盒的半徑R=1m,窄縫的寬度d=0.1cm,求粒子從A點開始運動到離開加速器的過程中,其在磁場中運動時間與在電場中運動時間之比。(結果保留兩位有效數(shù)字)
(4)若圖示的回旋加速器用來加速質子,不改變交流電的頻率和磁感應強度B,該回旋加速器能否用來加速α粒子(α粒子由兩個中子和兩個質子構成(氦-4),質量為氫原子的4倍)?請說明你的結論和判斷依據(jù)。

【答案】見試題解答內容
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:65引用:1難度:0.2
相似題
  • 1.如圖甲所示,邊長為L的正方形區(qū)域abcd位于豎直平面內,ab邊水平。該區(qū)域內有周期性變化的勻強電場和勻強磁場,以平行ad向下為電場的正方向,垂直紙面向里為磁場的正方向,電場強度E和磁感應強度B隨時間變化的圖像分別如圖乙和圖丙所示,圖中E0、B0、T均未知。質量為m、帶電量為+q的帶電顆粒(可視為質點)源源不斷地從ad邊中點O以某一恒定初速度沿水平方向射入電場,若t=0時刻射入電場的顆粒,經(jīng)
    T
    2
    時間后從c點離開電場,t=
    T
    2
    時刻射入電場的顆粒,在電磁場中做勻速圓周運動,t=
    T
    8
    時刻射入電場的顆粒從dc邊射出電磁場時到c點的距離為
    7
    32
    L。顆粒重力不能忽略,不計顆粒之間的相互作用,重力加速度為g。求:
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)顆粒射入電場時的初速度v0大?。?br />(2)B0的大小。

    發(fā)布:2024/10/17 0:0:1組卷:31引用:1難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,在豎直平面內建立平面直角坐標系xOy,第二象限內存在沿y軸負方向的勻強電場,第三象限內存在磁感應強度大小為B、方向垂直于坐標平面向里的勻強磁場。M、N兩個豎直平行金屬板之間的電壓為U,一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子(不計粒子重力)從靠近N板的S點由靜止開始做加速運動,從電場的右邊界y軸上的A點水平向左垂直于y軸射入電場,經(jīng)x軸上的C點與x軸負方向成θ=60°角進入磁場,最后從y軸上的D點垂直于y軸射出磁場,求:
    (1)A、C兩點間的電勢差UAC和粒子在磁場中運動的軌道半徑r;
    (2)粒子從A點運動到C點所用時間和從C點運動到D點所用時間的比值。

    發(fā)布:2024/10/19 0:0:1組卷:67引用:2難度:0.6
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.“太空粒子探測器”是安裝在國際空間站上的一種探測宇宙射線的試驗設備,由加速裝置、偏轉裝置和收集裝置三部分組成。其簡化原理圖如圖所示,兩個同心扇形圓弧面PQ、MN之間存在輻射狀的加速電場,方向由內弧面指向外弧面,圓心為O,兩弧面間的電勢差為U,右側邊長為L的正方形邊界abcd內存在垂直紙面向里的勻強磁場,其大小為B(可調節(jié)),O點為ad邊界的中點,PO、QO與ad邊界的夾角均為30°。假設太空中質量為m、電荷量為e的帶負電粒子,均能均勻地吸附到外弧面PQ的右側面上,由靜止經(jīng)電場加速后穿過內弧面均從O點進入磁場,不計粒子重力、粒子間的作用力及碰撞,下列說法正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/10/26 23:0:1組卷:74引用:1難度:0.7
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