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串列加速器是用来产生高能离子的装置.图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管...

串列加速器是用来产生高能离子的装置.图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管的中部b处有很高的正电势U,a、c两端均有电极接地(电势为零).现将速度很低的负一价碳离子从a端输入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为n价正离子,而不改变其速度大小.这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,在磁场中做半径为R的圆周运动.已知碳离子的质量为m=2.0×10-26kg,U=7.5×105V,B=0.50T,n=2,基元电荷e=1.6×10-19C,求R.

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先根据动能定理计算粒子直线加速获得的动能,再根据洛伦兹力提供向心力得到粒子的轨道半径. 【解析】 设碳离子到达b处时的速度为v1,从c端射出时的速度为v2,由能量关系得: mv12=eU  ① mv22=mv12+neU  ② 进入磁场后,碳离子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力 nevB=m 解得 R=  ③ 由①②③解得 =0.75m 即粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为0.75m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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