高考物理速度選擇器和回旋加速器的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題-免費閱讀
【正文】 (4)加速器加速帶電粒子的能量為，由粒子換成氘核，有，則，即磁感應(yīng)強度需增大為原來的倍；高頻交流電源的周期，由粒子換為氘核時，交流電源的周期應(yīng)為原來的倍【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器利用磁場偏轉(zhuǎn)和電場加速實現(xiàn)加速粒子，粒子在磁場中運動的周期和交流電的周期相等．15．如圖所示為回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個靠得非常近的D形盒，兩盒分別和一交流電源的兩極相連，交流電源對粒子的加速電壓為U，勻強磁場分布在兩D形盒內(nèi)且垂直D形盒所在平面，磁感應(yīng)強度為B，在D形盒中央S點處放有粒子源。求圓環(huán)區(qū)域所加磁場的磁感應(yīng)強度B2？【答案】(1) 。D．回旋加速器交流電的頻率與粒子轉(zhuǎn)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(yīng)強度B和交流電頻率f，有可能起不到加速作用。磁感應(yīng)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。ａ．經(jīng)典回旋加速器，帶電粒子在不斷被加速后，其在磁場中的旋轉(zhuǎn)半徑也會不斷增加，求加速n次后rn的大小；ｂ．同步加速器因其旋轉(zhuǎn)半徑R始終保持不變，因此磁場必須周期性遞增，請推導(dǎo)Bn的表達(dá)式；（3）請你猜想一下，若帶電粒子A與另一種帶電粒子B（質(zhì)量也為m，電荷量為+kq，k為大于1的整數(shù)）一起進(jìn)入兩種加速器，請分別說明兩種粒子能否同時被加速，如果不能請說明原因，如果能，請推導(dǎo)說明理由。已知速度的偏向角為θ=90176。一個帶電粒子（不計重力）從中點以速度水平飛入，恰能勻速通過該場區(qū)；若僅撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場，使該粒子以同樣的速度從中點飛入場區(qū)，最后恰能從點飛出；若僅撤去該區(qū)域內(nèi)的電場，該帶電粒子仍從中點以相同的速度進(jìn)入場區(qū)，求：(1)該粒子最后飛出場區(qū)的位置；(2)僅存電場與僅存磁場的兩種情況下，帶電粒子飛出場區(qū)時速度偏向角之比是多少？【答案】(1)連線上距離點處，(2)。高考物理速度選擇器和回旋加速器的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題一、速度選擇器和回旋加速器1．如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy，在其第二象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場和沿y軸負(fù)方向的勻強電場。【解析】【詳解】(1)電場、磁場共存時，粒子勻速通過可得：僅有電場時，粒子水平方向勻速運動：豎直方向勻加速直線運動：聯(lián)立方程得：僅有磁場時：根據(jù)幾何關(guān)系可得：設(shè)粒子從M點飛出磁場，由幾何關(guān)系：AM==所以粒子離開的位置在連線上距離點處；(2)僅有電場時，設(shè)飛出時速度偏角為α，末速度反向延長線過水平位移中點：解得：僅有磁場時，設(shè)飛出時速度偏角為β：解得：所以偏轉(zhuǎn)角之比：。不計重力?！敬鸢浮浚?）；（2）a. b.。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力的影響。故D錯誤。（2）。(2)α粒子被加速一次所獲得的能量為粒子被第n次和次加速后的動能分別為粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（設(shè)粒子的初速度為零）被回旋加速器加速，設(shè)D形盒的最大半徑為R，求：（1）交流電源的周期T=？（2）當(dāng)粒子在D形盒中圓周運動半徑為R時，通過特定裝置將粒子導(dǎo)出，求將粒子導(dǎo)出前粒子被加速的次數(shù)n=?【答案】（1）（2）【解析】試題分析：粒子先在電場中加速，然后進(jìn)入磁場，做勻速圓周運動，半圓周后，粒子再次進(jìn)入電場，此時電源交換電極，粒子繼續(xù)加速?？傻?在原有回旋加速器外面加裝一個圓環(huán)，在這個圓環(huán)區(qū)內(nèi)加垂直加速器向里的磁場B2，讓帶電粒子在加速器邊緣恰好能偏轉(zhuǎn)至圓環(huán)區(qū)域外邊緣加以引導(dǎo)。故C正確。置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽略。（1）求帶電粒子A每次經(jīng)過兩種加速器加速場時，動能的增量；（2）經(jīng)典回旋加速器與同步加速器在裝置上的類似性，源于它們在原理上的類似性。一正離子沿平行于金屬板面、從A點垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間，沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑CD方向射入磁場區(qū)域，最后從圓形區(qū)域邊界上的F點射出?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)不會通過，【解析】【詳解】(1)由題意可知，粒子在第二象限內(nèi)做勻速直線運動,根據(jù)力的平衡有解得(2)粒子在第二象限的磁場中做勻速圓周運動，由題意可知圓周運動半徑根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得磁感應(yīng)強度大小(3)粒子離開磁場時速度方向與直線OA垂直，粒子在勻強電場中做曲線運動，粒子沿y軸負(fù)方向做勻減速直線運動，粒子在P點沿y軸負(fù)方向的速度大小粒子在電場中沿y軸方向的加速度大小設(shè)經(jīng)過時間，粒子沿y軸方向的速度大小為零，根據(jù)運動學(xué)公式有
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