高考物理速度選擇器和回旋加速器解題技巧講解及練習(xí)題(1)-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:18本頁(yè)面
【正文】 器最后得到的最大動(dòng)能多大；(3)質(zhì)子在D型盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t（狹縫寬度遠(yuǎn)小于R,質(zhì)子在狹縫中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不計(jì)）【答案】（1） （2） （3）【解析】試題分析：（1）根據(jù)回旋加速器的原理，每轉(zhuǎn)一周粒子被加速兩次，交流電完成一次周期性變化，粒子作圓周運(yùn)動(dòng)的周期 （2分）所以，交流電源的頻率得： （2分）（2）質(zhì)子加速后的最大軌道半徑等于D型盒的半徑，由洛倫茲力提供向心力得粒子的最大運(yùn)行速度； （2分）質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能：，得 （2分）(3)質(zhì)子每個(gè)周期獲得的動(dòng)能為： （1分）經(jīng)過的周期個(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。【名師點(diǎn)睛】回旋加速器是通過多次加速來獲得高能粒子的裝置，在D型盒的狹縫中加交變電壓，給粒子加速，通過在D型盒處的磁場(chǎng)回旋，從而達(dá)到多次加速的效果，獲得的最大動(dòng)能是由D型盒的半徑?jīng)Q定的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間則由在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間決定，為使每次粒子到達(dá)狹縫處都被加速，交變電壓的周期與粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同。13．如圖回旋加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為一個(gè)質(zhì)量了m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開始加速．求該回旋加速器所加交變電場(chǎng)的頻率；求粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能；設(shè)兩D形盒間的加速電壓為U，質(zhì)子每次經(jīng)電場(chǎng)加速后能量增加，加速到上述能量所需時(shí)間不計(jì)在電場(chǎng)中的加速時(shí)間．【答案】（1） （2） （3） 【解析】試題分析: （1）由回旋加速器的工作原理知，交變電場(chǎng)的頻率與粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的頻率相等，故:粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：周期：聯(lián)立解得：，(2)粒子離開磁場(chǎng)時(shí)速度最大，根據(jù)牛頓第二定律，有：最大動(dòng)能：聯(lián)立解得：（3）加速次數(shù)：粒子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈加速兩次，故轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為：粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t=nT 聯(lián)立解得：考點(diǎn)： 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)14．一個(gè)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(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，然后經(jīng)過S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上（1）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率．（2）求粒子照相底片D點(diǎn)到S3的距離【答案】（1）；（2）【解析】（1）粒子飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，有得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率（2）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，有：，粒子照相底片D點(diǎn)到S3的距離2R=．15．有一回旋加速器，107Hz， m，求加速氘核時(shí)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多少？(10－27kg，10－19C)【答案】 T 10－12J【解析】氘核在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的周期；要使氘核每次經(jīng)過電場(chǎng)均被加速，則其在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電壓的周期即，所以設(shè)氘核的最大速度為v，對(duì)應(yīng)的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑恰好等于D形盒的半徑，所以故氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能：．點(diǎn)睛：本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題，要注意掌握帶電粒子充當(dāng)向心力的應(yīng)用，并知道加速的最大動(dòng)能與電壓無(wú)關(guān)，取決于加速器的半徑．
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