练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中．在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速．如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出．已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R．每次加速的时间很短，可以忽略．正离子从离子源出发时的初速度为零．
    （1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；
    （2）求离子能获得的最大动能；
    （3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比．
    【答案】分析：由周期公式求频率；最大动能由D型盒的半径决定；由半径公式和动能定理求半径．
    解答：解：（1）使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率，正离子在磁场中做匀速圆周运动，
    由洛伦兹力提供向心力Bqv=m 又T= 解得T= 所以f=
    （2）当离子从D盒边缘离开时速度最大，此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径有vm=
    离子获得的最大动能为E==
    （3）离子从S点经电场加速1次后，以速度v1第1次进入下半盒，由动能定理Uq=得
    又
    离子从S点经电场加速3次后，以速度v3第2次进入下半盒3Uq=
    解得v3=，
    …离子经电场加速（2n-1）次后，第n次进入磁场 同理可得rn=
    所以
    答：（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率为；
    （2）离子能获得的最大动能为；
    （3）离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比为．
    点评：本题考查了回旋加速器中粒子的周期、频率、最大动能和半径公式，难度不大，但要认真分析．
    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！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2003?肇庆模拟）高能物理在现代高科技活动中具有广泛的应用，如微观粒子的研究、核能的生产等．粒子加速器是实现高能粒子的主要途径．如图所示为一环形粒子加速器的示意图，图中实线所示为环形区域内存在垂直纸面向外的大小可调节的匀强磁场，质量为m、电量为q的带正电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板的电势升高为+U，B板电势保持为零，粒子在电场中一次次被加速而动能不断增大，但绕行半径R始终保持不变．
    （1）设t=0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下开始加速、并绕行一圈．求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能？
    （2）为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运行，磁场必须周期性递增，求粒绕行第n圈时，磁感应强度Bn应为多少？
    （3）求粒子绕行n圈所需的总时间t（粒子通过A、B之间的时间不计）
    （4）若粒子通过A、B的时间不可忽略不计，请在右面的坐标系中定性画出A板电势随时间t变化的图象（要求从t=0起到粒子第三次离开B板时止．不要求计算具体的时间）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2003-2004学年广东省肇庆市高三（上）第一次统测物理试卷（解析版） 题型：解答题

    高能物理在现代高科技活动中具有广泛的应用，如微观粒子的研究、核能的生产等．粒子加速器是实现高能粒子的主要途径．如图所示为一环形粒子加速器的示意图，图中实线所示为环形区域内存在垂直纸面向外的大小可调节的匀强磁场，质量为m、电量为q的带正电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板的电势升高为+U，B板电势保持为零，粒子在电场中一次次被加速而动能不断增大，但绕行半径R始终保持不变．
    （1）设t=0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下开始加速、并绕行一圈．求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能？
    （2）为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运行，磁场必须周期性递增，求粒绕行第n圈时，磁感应强度Bn应为多少？
    （3）求粒子绕行n圈所需的总时间t（粒子通过A、B之间的时间不计）
    （4）若粒子通过A、B的时间不可忽略不计，请在右面的坐标系中定性画出A板电势随时间t变化的图象（要求从t=0起到粒子第三次离开B板时止．不要求计算具体的时间）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案