科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
1932年,勞倫斯和利文斯設計出了回旋加速器;匦铀倨鞯墓ぷ髟砣缦聢D(甲)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,帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直。A處粒子源產生的粒子,質量為m、電荷量為+q,初速度為0,在加速器中被加速,加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。
(1)求粒子第1次和第2次經過兩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間t和粒子獲得的最大動能Ekm;
(3)近年來,大中型粒子加速器往往采用多種加速器的串接組合。例如由直線加速器做為預加速器,獲得中間能量,再注入回旋加速器獲得最終能量。n個長度逐個增大的金屬圓筒和一個靶,它們沿軸線排列成一串,如圖(乙)所示(圖中只畫出了六個圓筒,作為示意)。各筒相間地連接到頻率為f、最大電壓值為U的正弦交流電源的兩端。整個裝置放在高真空容器中。圓筒的兩底面中心開有小孔,F(xiàn)有一電量為q、質量為m的正離子沿軸線射入圓筒,并將在圓筒間的縫隙處受到電場力的作用而加速(設圓筒內部沒有電場)?p隙的寬度很小,離子穿過縫隙的時間可以不計。已知離子進入第一個圓筒左端的速度為v1,且此時第一、二兩個圓筒間的電勢差1-2=-U。為為使打到靶上的離子獲得最大能量,各個圓筒的長度應滿足什么條件?并求出在這種情況下打到靶上的離子的能量。
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