回旋加速器是高能物理中的重要儀器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示：置于真空中的兩個(gè)D形金屬盒半徑均為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B₀的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，兩盒間距很小，它們之間有一定的電勢(shì)差，A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子在加速器交流電源產(chǎn)生的周期性變化的電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始被加速，并垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)。加速電壓u隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像如圖乙所示，其中T=
2
πm
q
B
0
忽略帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不考慮相對(duì)論效應(yīng)和變化電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。
（1）判斷粒子在圖甲磁場(chǎng)中回旋的方向（“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）；
（2）求粒子離開(kāi)加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能E_k；
（3）調(diào)節(jié)交流電的電壓，先、后兩次的電壓大小比為1：2，則粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為多少？
（4）實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若在t=
1
4
T時(shí)粒子第一次被加速，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)n次加速，求B可波動(dòng)的最大范圍。

【考點(diǎn)】回旋加速器．

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：135引用：2難度：0.3

相似題

1．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，憑借此項(xiàng)成果，他于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其原理如圖所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，高頻交流電頻率為f,加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為+q,在加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說(shuō)法正確的是（　?。?img alt="菁優(yōu)網(wǎng)" src="https://img.jyeoo.net/quiz/images/202212/330/6755c5bd.png" style="vertical-align:middle" />

A．帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器

B．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大

C．質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與D形盒半徑成正比

D．該加速器加速質(zhì)量為4m、電荷量為2q的α粒子時(shí)，交流電頻率應(yīng)變?yōu)?div id="9uimo4t" class="MathJye" mathtag="math">

發(fā)布：2024/11/5 13:0:1組卷：128引用：3難度：0.8

A．粒子被加速時(shí)電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

B．粒子被加速時(shí)磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

C．增大U₀，粒子獲得的最大動(dòng)能將增大

D．若將交變電壓周期減小為

，回旋加速器無(wú)法正常工作

發(fā)布：2024/11/3 1:0:1組卷：90引用：2難度：0.5

A．T_B=T_E

B．改變加速電場(chǎng)電壓，粒子最終獲得的動(dòng)能增大

C．加速電場(chǎng)的電壓有增大，粒子在電場(chǎng)中加速的次數(shù)將減少

D．給比荷不同的其他粒子加速，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和加速電壓不變的情況下粒子獲得的最大動(dòng)能不變

發(fā)布：2024/11/4 4:0:1組卷：19引用：1難度：0.4

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