如图所示为一种获得高能粒子的装置.环形区域内存在垂直纸面向外.大小可调节的均匀磁场.质量为m.电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动．A.B为两块中心开有小孔的极板.原来电势都为零.每当粒子飞经A板时.A板电势升高为+U.B板电势仍保持为零.粒子在两极间电场中加速.每当粒子离开B板时.A板电势又降为零.粒子在电场一次次加速下动能不断� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

（12分）如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为m，电量为＋q的粒子在环中做半径为R的圆周运动．A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为＋U，B板电势仍保持为零，粒子在两极间电场中加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变．

(1) 设t＝0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并绕行第一圈．求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能E_n．
(2) 为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增．求粒子绕行第n圈时的磁感应强度B．
(3) 求粒子绕行n圈所需的总时间t_n（设极板间距远小于R）．

（1）；（2）；（3）

解析试题分析：(1) 由于洛仑兹力永远不做功，只有电场力做功，
由动能定理得：     （2分）
(2) 由得
  （1分）
在洛仑兹力作用下，粒子做匀速圆周运动运动
，得         （2分）
所以       （2分）
(3) 在洛仑兹力作用下，粒子做匀速圆周运动运动的周期，（2分）
所以，（n＝1，2，3……）    （2分）
所以 )             （2分）
考点：带电粒子在磁场中的运动
点评：难题。带电粒子在磁场中的运动问题应注意：洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力不做功；此题中要特别注意粒子在磁场中运动的半径不变，随速度变化粒子运动周期是变化的。

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得以较高能量带电粒子方面前进了一步，如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从P₀处静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，盒缝间隙很小，可以忽略不计．对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

A、带电粒子每运动半周被加速一次

B、P₁P₂＞P₂P₃

C、加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

D、加速电场方向需要做周期性的变化

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

（2013?湖南模拟）美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得以较高能量带电粒子方面前进了一步，如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从P．处静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

A．带电粒子每运动一周被加速一次

B．P₁P₂=P₂P₃

C．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关

D．加速电场方向需要做周期性的变化

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：2012届度黑龙江省哈尔滨市高三上学期期末考试物理卷 题型：选择题

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步。如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间。带电粒子从P₀处静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（）