物理速度選擇器和回旋加速器專題練習(及答案)含解析-預覽頁
【正文】 度選擇器，右半部為勻強的偏轉磁場．一束同位素離子（質量為m，電荷量為＋q）流從狹縫S1射入速度選擇器，速度大小為v0的離子能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出，立即沿水平方向進入偏轉磁場，最后打在照相底片D上的A點處．已知A點與狹縫S2的水平間距為，照相底片D與狹縫SS2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響．則（1）設速度選擇器內部存在的勻強電場場強大小為E0，勻強磁場磁感應強度大小為B0，求E0∶B0；（2）求偏轉磁場的磁感應強度B的大小和方向；（3）若將右半部的偏轉磁場換成方向豎直向下的勻強電場，要求同位素離子仍然打到A點處，求離子分別在磁場中和在電場中從狹縫S2運動到A點處所用時間之比t1∶t2．【答案】（1）v0（2），磁場方向垂直紙面向外（3）【解析】【詳解】（1）能從速度選擇器射出的離子滿足qE0=qv0B0所以E0∶B0=v0（2）離子進入勻強偏轉磁場后做勻速圓周運動，由幾何關系得：則由則磁場方向垂直紙面向外（3）磁場中，離子運動周期運動時間電場中，離子運動時間則磁場中和在電場中時間之比5．如圖所示，相距為d的平行金屬板M、N間存在勻強電場和垂直紙面向里、磁感應強度為B0的勻強磁場；在xOy直角坐標平面內，第一象限有沿y軸負方向場強為E的勻強電場，第四象限有垂直坐標平面向里、磁感應強度為B的勻強磁場．一質量為m、電荷量為q的正離子(不計重力)以初速度v0沿平行于金屬板方向射入兩板間并做勻速直線運動，從P點垂直y軸進入第一象限，經過x軸上的A點射出電場進入磁場．已知離子過A點時的速度方向與x軸成45176。已知速度的偏向角為θ=90176。比荷為k的帶電粒子由靜止開始經、之間電場加速后，恰能沿直線通過、板間區(qū)域，從狹縫垂直某勻強磁場邊界進入磁場，經磁場偏轉后從距離為L的A點射出邊界。粒子剛好能垂直經過y軸，并且在第一象限恰能做直線運動，不計粒子重力(1)求粒子經過y軸的位置(2)求磁感應強度B的大小(3)若將磁場的磁感應強度減小為原來的一半，求粒子在x0區(qū)域運動過程中的最大速度和最低點的y坐標。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U。B．根據(jù)洛倫茲力提供向心力：，解得：最大動能：，與加速的電壓無關。D．回旋加速器交流電的頻率與粒子轉動頻率相等，即為，可知比荷不同的粒子頻率不同，不改變磁感應強度B和交流電頻率f，有可能起不到加速作用。（2）以發(fā)射點A為坐標原點，向左為正方向建立x軸，如圖所示，第n次加速后進入磁場做圓周運動時的圓心在x軸上的位置應如何表示?（3）若磁感應強度的取值有微小波動，其值為B39?，F(xiàn)在有一個研究小組對回旋加速器進行研究。求圓環(huán)區(qū)域所加磁場的磁感應強度B2？【答案】(1) 。這是由于速度足夠大時，相對論效應開始顯現(xiàn)，粒子的質量隨著速度的增加而增大。15．如圖所示，以兩虛線為邊界，中間存在平行紙面且與邊界垂直的水平電場，寬度為，兩側為相同的勻強磁場，方向垂直紙面向里．一質量為、帶電量、重力不計的帶電粒子，以初速度垂直邊界射入磁場做勻速圓周運動，后進入電場做勻加速運動，然后第二次進入磁場中運動，此后粒子在電場和磁場中交替運動．已知粒子第二次在磁場中運動的半徑是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此類推．求：（1）粒子第一次經過電場的過程中電場力所做的功（2）粒子第次經過電場時電場強度的大小（3）粒子第次經過電場所用的時間（4）假設粒子在磁場中運動時，電場區(qū)域場強為零．請畫出從粒子第一次射入磁場至第三次離開電場的過程中，電場強度隨時間變化的關系圖線（不要求寫出推導過程，不要求標明坐標刻度值）．【答案】（1） （2）（3） （4）如圖；【解析】（1）根據(jù)，因為，所以，所以,（2）=，所以．（3），所以．(4)
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