【正文】 運動半徑也越來越大，最后到達D型盒的邊緣，以最大速度被導出．已知粒子電荷量為q質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小恒為U,磁場的磁感應強度為B，粒子通過狹縫的時間可以忽略不計，且粒子從離子源發(fā)出時的初速度為零．(不計粒子重力)求：(1)粒子第1次由盒進入盒中時的速度大??；(2)粒子被加速后獲得的最大動能；(3)符合條件的交變電壓的周期T；(4)粒子仍在盒中活動過程中，粒子在第n次由盒進入盒與緊接著第n+1次由盒進入盒位置之間的距離Δx.【答案】（1） （2） （3） （4）【解析】【分析】【詳解】（1）設α粒子第一次被加速后進入D2盒中時的速度大小為v1，根據(jù)動能定理有 解得， （2）α粒子在D形盒內(nèi)做圓周運動，軌道半徑達到最大時被引出，具有最大動能．設此時的速度為v，有解得： 設α粒子的最大動能為Ek，則解得： （3）設交變電壓的周期為T，為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，帶電粒子在磁場中運動一周的時間應等于交變電壓的周期（在狹縫的時間極短忽略不計），則交變電壓的周期（4）離子經(jīng)電場第1次加速后，以速度v1進入D2盒，設軌道半徑為r1則 離子經(jīng)第2次電場加速后，以速度v2進入D1盒，設軌道半徑為r2則 離子第n次由D1盒進入D2盒，離子已經(jīng)過（2n1）次電場加速，以速度v2n1進入D2盒，由動能定理： 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）由回旋加速器的工作原理可知，交變電源的頻率與質(zhì)子回旋的頻率相同，由周期T與頻率f的關系可知：T=1/f；設質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開加速器的速度為v，由牛頓第二定律可知： ；質(zhì)子回旋的周期： 則質(zhì)子的比荷為： （2）設在t時間內(nèi)離開加速器的質(zhì)子數(shù)為N， 則質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率 由上述各式得 （3）若使用此回旋加速器加速氘核，Ek1=Ek2 即磁感應強度需增大為原來的倍13．正電子發(fā)射計算機斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國際領先技術，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。正電子質(zhì)量為m，電荷量為q。軌道半徑故B錯誤。電容器兩極板的距離為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強磁場的磁感應強度為B1,方向垂直紙面向里。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）(1)要使離子流穿過電場和磁場區(qū)域而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場強度的方向如何？離子流的速度多大？(2)在(1)的情況下，在離電場和磁場區(qū)域右邊界D=。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。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，不改變磁感應強度B和交流電頻率f，有可能起不到加速作用?；匦铀倨鞯脑砣鐖D，D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，取粒子在磁場中運動的周期與交流電的周期相同。14．一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上（1）求粒子進入磁場時的速率．（2）求粒子照相底片D點到S3的距離【答案】（1）；（2）【解析】（1）粒子飄入電勢差為U的加速電場，有得粒子進入磁場時的速率（2）粒子進入磁場做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有：，粒子照相底片D點到S3的距離2R=．15．有一回旋加速器，107Hz， m，求加速氘核時所需的磁感應強度為多大？氘核所能達到的最大動能為多少？(10－27kg，10－19C)【答案】 T　10－12J【解析】氘核在磁場中做圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，據(jù)牛頓第二定律而且：，解得圓周運動的周期；要使氘核每次經(jīng)過電場均被加速，則其在磁場中做圓周運動的周期等于交變電壓的周期即，所以設氘核的最大速度為v，對應的圓周運動的半徑恰好等于D形盒的半徑，所以故氘核所能達到的最大動能：．點睛：本題考查帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)問題，要注意掌握帶電粒子充當向心力的應用，并知道加速的最大動能與電壓無關，取決于加速器的半徑．