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回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒...

回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速,两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,离子源置于盒的圆心附近,若离子源射出的粒子电荷量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为Rmax,其运动轨迹如图所示,问:
(1)盒内有无电场?
(2)粒子在盒内做何种运动?
(3)粒子离开加速器时速度为多大,最大动能为多少?

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盒内只有磁场粒子做匀速圆周运动,当粒子从D形盒中出来时,速度最大,此时运动的半径等于D形盒的半径,而电场存在于两D形盒之间. 【解析】 (1)加速器由D形盒盒间缝隙组成,盒间缝隙对粒子加速有有电场,D形盒起到让粒子旋转再次通过盒间缝隙进行加速,     要做匀速圆周运动,没有电场.  则有电场只存在于两盒之间,而盒内无电场     (2)粒子在磁场中只受洛伦兹力作用,洛伦兹力始终与速度垂直,粒子做匀速圆周运动     (3)粒子速度增加则半径增加,当轨道半径达到最大半径时速度最大                  由R=   得Vmax=     则其最大动能为:Ekmax=mv2max= 答:(1)盒内无电场.     (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动     (3)最大速度为Vmax=,最大动能为:Ekmax=mv2max=
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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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