【正文】 （1分）經(jīng)過(guò)的周期個(gè)數(shù)為： （1分）質(zhì)子在D型盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間: （1分）即 （1分）考點(diǎn)：回旋加速器。13．如圖甲所示為回旋加速器的工作原理示意圖．置于真空中的“D”形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫間距為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直盒面向下，加速電壓U按如圖乙所示的規(guī)律變化．若被加速粒子的質(zhì)量為m、電量為+q,粒子從A點(diǎn)飄入時(shí)的速度可忽略不計(jì)，且加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響．（1）求粒子第n次被加速前、后的軌道半徑之比；（2）要使前半個(gè)周期飄人的粒子中有超過(guò)90%的能射出，求狹縫間距d應(yīng)滿足的條件．【答案】（1）（2）【解析】【分析】【詳解】（1）粒子每次加速獲得的能量為qU，由動(dòng)能定理得第n次加速后的動(dòng)能為；粒子在磁場(chǎng)中回旋時(shí)由洛倫茲力提供向心力，由得；故粒子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為；（2）由金屬盒半徑為R知粒子獲得的最大速度為；粒子加速時(shí)，粒子k此加速達(dá)到最大速度，則有，；聯(lián)立解得加速時(shí)間；由電壓的變化規(guī)律知前半個(gè)周期內(nèi)只有前一段時(shí)間內(nèi)飄入的粒子才能每次被加速，欲使通過(guò)率為90%，則有，代入數(shù)據(jù)可得．14．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(chǎng)，寬度為，兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為、帶電量、重力不計(jì)的帶電粒子，以初速度垂直邊界射入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，后進(jìn)入電場(chǎng)做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后第二次進(jìn)入磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，此后粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中交替運(yùn)動(dòng)．已知粒子第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(jīng)過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功（2）粒子第次經(jīng)過(guò)電場(chǎng)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?）粒子第次經(jīng)過(guò)電場(chǎng)所用的時(shí)間（4）假設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)為零．請(qǐng)畫出從粒子第一次射入磁場(chǎng)至第三次離開電場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線（不要求寫出推導(dǎo)過(guò)程，不要求標(biāo)明坐標(biāo)刻度值）．【答案】（1） （2）（3） （4）如圖；【解析】（1）根據(jù)，因?yàn)?，所以，所?（2）=，所以．（3），所以．(4)15．如圖所示為回旋加速器的簡(jiǎn)易圖，整個(gè)裝置置于方向豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知兩D盒的半徑大小為R，兩個(gè)狹縫之間的間距為d，現(xiàn)將一粒子發(fā)射源放在D盒的圓心處，且該粒子發(fā)射源能釋放質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，且粒子的初速度視為零，當(dāng)在兩狹縫之間施加一高頻交變電壓，加速電壓U的大小認(rèn)為不變，粒子的重力可忽略，該帶電粒子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)與粒子在磁場(chǎng)中回旋半個(gè)圓周的次數(shù)相同．求：(1)盡管粒子在狹縫中每次加速的時(shí)間很短但也不可忽略，計(jì)算上述粒子在某次加速過(guò)程當(dāng)中從離開粒子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；(2)粒子在第n次由D1盒進(jìn)入D2盒與緊接著第n＋1次由D1盒進(jìn)入D2盒位置之間的距離Δx.【答案】【解析】試題分析：根據(jù)動(dòng)能定理求出粒子經(jīng)過(guò)窄縫被第n次加速后的速度為vn，在根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律即可求出粒子從離開粒子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；根據(jù)牛頓第二定律和動(dòng)能定理相應(yīng)的幾何關(guān)系即可求出粒子在第n次由D1盒進(jìn)入D2盒與緊接著第n＋1次由D1盒進(jìn)入D2盒位置之間的距離Δx。故B錯(cuò)誤。求（1）交變電場(chǎng)的頻率f；（2）質(zhì)子加速完畢出射時(shí)的動(dòng)能Ek；（3）質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)n。(1)求第二象限中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值；(2)求第一象限內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；(3)粒子離開磁場(chǎng)后在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否通過(guò)x軸？如果通過(guò)x軸，求其坐標(biāo)；如果不通過(guò)x軸，求粒子到x軸的最小距離。M、N兩點(diǎn)間的距離為h。今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子（初速度忽略，不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，打在照相底片D上?！敬鸢浮浚?）電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）電場(chǎng)強(qiáng)度（2）粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力與洛倫茲力大小相等，方向相反，有：解得（3）粒子從N點(diǎn)射出，由動(dòng)能定理得：解得3．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(qiáng)磁場(chǎng)和沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。角斜向右上方，場(chǎng)強(qiáng)大小與平行金屬板間的場(chǎng)強(qiáng)大小相同．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子以某一初速度進(jìn)入平行金屬板，并始終沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，粒子進(jìn)入第一象限后，從x軸上的D點(diǎn)與x軸正方向成45176。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。D．回旋加速器交流電的頻率與粒子轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)度B和交流電頻率f，有可能起不到