回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的一種裝置，它的工作原理是粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與其運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)．每隔一個(gè)周期回歸一次而被多次重復(fù)地加速．回旋加速器的核心部分是兩個(gè)D形的金屬盒，兩個(gè)D形金屬盒之間留一窄縫，在邊緣處放有粒子源，D形盒裝在真空容器中，整個(gè)裝置放在巨大電磁鐵的兩極之間，磁場(chǎng)方向垂直于D形盒的底面，兩盒之間接高頻電源的兩極，使兩盒之間形成加速電場(chǎng)．若高頻電源的周期與帶電粒子在D形盒中的運(yùn)動(dòng)周期相同，帶電粒子就可以如圖那樣不斷被加速，不斷旋轉(zhuǎn)．帶電粒子在D形盒內(nèi)沿螺線軌道逐漸趨于盒的邊緣，達(dá)到預(yù)期速率后用特殊裝置把它們引出．現(xiàn)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，盒間形成的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，一帶電量為q的粒子在邊緣處P由靜止經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，以半徑為r1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由P點(diǎn)自左向右經(jīng)A1進(jìn)入電場(chǎng)，再次加速進(jìn)入磁場(chǎng)做軌道半徑更大的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如此經(jīng)過的位置分別為A2，A3，…，An，軌道半徑分別為r2，r3，…，rn，若已知D形盒間的間隙寬為d，則求：

(1)軌道半徑r1為多大？

(2)設(shè)An與An+1間的距離為z，則當(dāng)z＜時(shí)，n的值為多大？

答案：
解析：

 　　解：(1)由qEd＝ ，qv1B＝m 得r1＝

　　解：(1)由qEd＝，qv1B＝m得r1＝．

　　(2)由2qEd＝，qv2B＝m得r2＝r1．

　　同理可得r3＝r1，…．rn＝r1．

　　＝2(r3－r2)＝2()r1．

　　＝2(r5－r4)＝2()r1．

　　故有：＝2()r1＜r1．

　　解得n≥5．


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置．其核心部分是兩個(gè)“D”型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻交流電源相連．則帶電粒子獲得的最大動(dòng)能與下列哪些因素有關(guān)（　�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，如圖所示．如果用同一回旋加速器分別加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
2
He）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，有（　�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出．以下關(guān)于回旋加速器的原理和應(yīng)用，下列說法中正確的是（　�。�
A、加速同一種帶電粒子時(shí)，加速電壓越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大
B、加速同一種帶電粒子時(shí)，加速電壓的頻率越大，粒子獲得的最大動(dòng)能越大
C、加速同一種帶電粒子時(shí)，D形盒中的磁場(chǎng)越強(qiáng)，粒子獲得的最大動(dòng)能越大
D、加速器可以同時(shí)加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
2
He），且α粒子獲得的最大動(dòng)能較大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，連接好高頻交流電源后，兩盒間的窄縫中形成交變的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過窄縫都能得到加速．兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直盒面向下，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑達(dá)到最大值時(shí)通過特殊裝置被引出．如果用磁感應(yīng)強(qiáng)度不變的同一回旋加速器分別加速同種電性但比荷（
q
m
）不同的帶電粒子，比較加速這些帶電粒子所需的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能，下列說法正確的是（　�。�
A、加速比荷較大的帶電粒子所需的交流電源的周期一定較小
B、加速比荷較大的帶電粒子所需的交流電源的周期一定較大
C、加速結(jié)束后比荷較大的帶電粒子獲得的最大動(dòng)能一定較大
D、加速結(jié)束后比荷較大的帶電粒子獲得的最大動(dòng)能一定較小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，如圖所示．它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出．如果用同一回旋加速器分別加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
2
He）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，有（　�。�
A、加速氚核的交流電源的周期較大
B、加速α粒子的交流電源的周期較大
C、加速氚核獲得的最大動(dòng)能也較小
D、加速α粒子獲得的最大動(dòng)能較大

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