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回旋加速器核心部分是两个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...

回旋加速器核心部分是两个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.两盒放在磁惑应强度为B的匀强磁场中.磁场方向垂直于盒底面.粒子源置于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子带电荷量为q,质量为m,粒子最大回旋半径为Rn,其运动轨迹如图所示.问.

(1)D形盒内有无电场?

(2)粒子在盒内做何种运动?

(3)所加交流电压频率应是多大.粒子运动的角速度为多大?

(4)粒子离开加速器时速度为多大?最大动能为多少?

(5)设两D形盒间电场的电势差为U盒间距离为d,其间电场均匀,求把静止粒子加速到上述能量所需时间.

 

(1) D形盒内无电场 (2) 粒子在盒内做匀速圆周运动 (3) , (4) , (5) 【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,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,则没有电场.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)所加交流电压频率等于粒子在磁场中的频率,根据和 可得, 故频率 运动的角速度 (4)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 得: 则其最大动能为: (5)由能量守恒得: 则离子匀速圆周运动总时间为: 离子在匀强电场中的加速度为: 匀加速总时间为: 解得:
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如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H.可测量出G、H间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.

(1).粒子从加速电场射出时速度v的大小.

(2).粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小和方向.

(3).偏转磁场的磁感强度B2的大小.

 

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质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为,周期分别为,则下列选项正确的是(   )

A.=1∶2,=1∶2

B.=1∶1,=1∶1

C.=1∶1,=1∶2

D.=1∶2,=1∶1

 

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一质子在匀强磁场中运动,不考虑其他场力重力作用,下列说法正确的是

A. 可能做类平抛运动

B. 一定做匀变速直线运动

C. 可能做匀速直线运动

D. 只能做匀速圆周运动

 

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如图所示,为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,质量为3.6kg的金属棒放在导轨上.当金属棒中通以5A的电流时,金属棒沿导轨做匀速运动;当金属棒中的电流增大到8A时,金属棒能获得2m/s2的加速度.求匀强磁场的磁感应强度的大小.

 

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如图一所示是某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度B变化的特性曲线,其中,在0.4T≤B≤1.2T的范围内,图线为直线.测试时,磁敏电阻的轴向方向与磁场方向垂直.

1)试结合图一,写出在0.4 T≤B≤1.2 T的范围内,B变化的关系式= _______.

2)某同学想利用该磁敏电阻去测量某磁场的磁感应强度B,他找到了如图二所示的器材,并连好部分导线.

①该同学所选器材的规格为:电源(电动势3 V,内阻不计);磁敏电阻(无磁场时的阻值Ω);滑动变阻器(最大电阻约10Ω);电流表(量程2.5mA,内阻约10Ω);电压表(量程3V,内阻约3kΩ.

请在图二中用笔画线代替导线将磁敏电阻接入电路,并能在实验中,调节滑动变阻器滑片时得到如下表所示的数据:_______

 

1

2

3

4

5

6

0.00

0.45

0.91

1.50

1.79

2.71

mA

0.00

0.30

0.60

1.00

1.20

1.80

 

 

②忽略电路中电流产生的磁场,根据表中数据和上述信息,求出所测磁场的磁感应强度B的大小为__________T. (取一位有效数字)

 

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