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如图一所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在...

如图一所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能随时间的变化规律如图二所示忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是(   

A.图像中应有

B.加速电压越大,粒子最后获得的动能就越大

C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大

D.要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的面积

 

D 【解析】 A.根据,粒子回旋周期不变,在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1,故A错误; BC.根据公式有 故最大动能 与加速电压无关,与加速次数无关,故BC错误; D.根据最大动能,与半径有关;面积增加,则半径增加,故D正确; 故选D。  
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考点分析:
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如图所示,在x0x 0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1B2.一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度V沿x轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O点,B1B2的比值应满足什么条件?

 

 

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如图(a)所示,在以O为圆心,内外半径分别为R1R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,R1R0R23R0,一电量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域,不计重力.

(1)已知粒子从外圆上以速度v1射出,求粒子在A点的初速度v0的大小.

(2)若撤去电场,如图(b),已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出,方向与OA延长线成45°角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间.

(3)在图(b)中,若粒子从A点进入磁场,速度大小为v3,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少?

 

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如图所示,一带电量为q=2×10-9c,质量为m=1.8×10-16kg的粒子,在直线上一点O沿30°角方向进入磁感强度为B的匀强磁场中,经历t=1.5×10-6s后到达直线上另一点P.求:

(1)粒子作圆周运动的周期T

(2)磁感强度B的大小;

(3)OP的距离为0.1m,则粒子的运动速度v多大?

 

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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.

 

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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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