帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題訓(xùn)練-資料下載頁(yè)
2025-03-25 01:11本頁(yè)面
【正文】 是否變化。如圖甲所示，OO′為兩金屬板的中線。在金屬板的右側(cè)有一區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其豎直左邊界MN與OO′垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=，方向垂直于紙面向里。兩金屬板間的電壓U隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v0=1105m/s，沿兩金屬板的中線射入電場(chǎng)中。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子所受重力和粒子間的庫(kù)侖力忽略不計(jì)，不考慮粒子高速運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論效應(yīng)。在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為兩金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是不變的。（1）在t=，求該粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的大?。唬?）對(duì)于所有經(jīng)過(guò)電場(chǎng)射入磁場(chǎng)的帶電粒子，設(shè)其射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn)間的距離為d，請(qǐng)你證明d是一個(gè)不變量。（3）請(qǐng)你通過(guò)必要的計(jì)算說(shuō)明：為什么在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為兩金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度是不變的。1（2011海淀一模）．（18分）在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次，因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制。1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量。圖15甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形盒正中間開(kāi)有一條狹縫；兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖15乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入D型盒中，在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。 （1）試計(jì)算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進(jìn)入下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑； （2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時(shí)間很短但也不可忽略。試計(jì)算上述正離子在某次加速過(guò)程當(dāng)中從離開(kāi)離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間； （3）不考慮相對(duì)論效應(yīng)，試分析要提高上述離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動(dòng)能可采用的措施。8
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1