帶電粒子在磁場中的運(yùn)動專題訓(xùn)練(參考版)
2025-03-28 01:11本頁面
【正文】 8。 （1）試計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)動的軌道半徑； （2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略。已知正離子的電荷量為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(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。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，在磁場力的作用下運(yùn)動半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運(yùn)動的周期一致。圖15甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計的回旋加速器的示意圖。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。（1）在t=，求該粒子射出電場時速度的大小；（2）對于所有經(jīng)過電場射入磁場的帶電粒子，設(shè)其射入磁場和射出磁場兩點間的距離為d，請你證明d是一個不變量。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子所受重力和粒子間的庫侖力忽略不計，不考慮粒子高速運(yùn)動的相對論效應(yīng)。在金屬板的右側(cè)有一區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場，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。（1）求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大小；（2）求磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；（3）通過分析和必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，電荷量仍為q，其他條件不變，這個離子射出電場和射出磁場的位置是否變化。而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進(jìn)入收集器。的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。其中加速電場的電壓為U，靜電分析器中與圓心O1等距各點的電場強(qiáng)度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1。（1）求質(zhì)子從O點射入磁場時速度的大??；（2）若質(zhì)子沿x軸正方向射入磁場，求質(zhì)子從O點射入磁場到第二次離開磁場經(jīng)歷的時間；（3）若質(zhì)子沿與x軸正方向成夾角θ的方向從O點射入第一象限的磁場中，求質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的總時間。從O點以相同速率向不同方向發(fā)射質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動軌跡均在紙面內(nèi)，且質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑也為r。(1)求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)入D形盒運(yùn)動軌道的
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