早教吧作业答案频道 -->物理-->
(2012•通州区一模)回旋加速器英文:Cyclotron它是利用磁场使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置,是高能物理中的重要仪器.1930年EarnestO.Lawrence提出回旋加速器
题目详情
(2012•通州区一模)回旋加速器英文:Cyclotron 它是利用磁场使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置,是高能物理中的重要仪器.
1930年Earnest O.Lawrence提出回旋加速器的理论,1932年首次研制成功.它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置,D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场.在D形盒所在处存在磁感应强度为B的匀强磁场.置于中心的粒子源产生的带电粒子,质量为m,电荷量为q,在电场中被加速,带电粒子在D形盒内不受电场力,在洛伦兹力作用下,在垂直磁场平面内作圆周运动.如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号,粒子仍处于加速状态.由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大.经过很多次加速,粒子沿如图2所示的轨迹从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV ).回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应,粒子的质量增大,粒子绕行周期变长,从而逐渐偏离了交变电场的加速状态.

图1是回旋加速器的实物图,图2、图3是回旋加速器的原理图,一质量为m,电荷量为q的带电粒子自半径为R的D形盒的中心由静止开始加速,D形盒上加交变电压大小恒为U,两D形盒之间的距离为d,D形盒所在处的磁场的磁感应强度为B,不考虑相对论效应,求:
(1)带电粒子被第一次加速后获得的速度v1;
(2)带电粒子加速后获得的最大速度vm;
(3)带电粒子由静止开始到第n次加速结束时在电场和磁场中运动所用的总时间是多少?若要增大带电粒子加速后获得的最大速度vm,你认为可以采取哪些方案?
1930年Earnest O.Lawrence提出回旋加速器的理论,1932年首次研制成功.它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置,D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场.在D形盒所在处存在磁感应强度为B的匀强磁场.置于中心的粒子源产生的带电粒子,质量为m,电荷量为q,在电场中被加速,带电粒子在D形盒内不受电场力,在洛伦兹力作用下,在垂直磁场平面内作圆周运动.如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号,粒子仍处于加速状态.由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大.经过很多次加速,粒子沿如图2所示的轨迹从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV ).回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应,粒子的质量增大,粒子绕行周期变长,从而逐渐偏离了交变电场的加速状态.

图1是回旋加速器的实物图,图2、图3是回旋加速器的原理图,一质量为m,电荷量为q的带电粒子自半径为R的D形盒的中心由静止开始加速,D形盒上加交变电压大小恒为U,两D形盒之间的距离为d,D形盒所在处的磁场的磁感应强度为B,不考虑相对论效应,求:
(1)带电粒子被第一次加速后获得的速度v1;
(2)带电粒子加速后获得的最大速度vm;
(3)带电粒子由静止开始到第n次加速结束时在电场和磁场中运动所用的总时间是多少?若要增大带电粒子加速后获得的最大速度vm,你认为可以采取哪些方案?
▼优质解答
答案和解析
(1)根据动能定理得,Uq=12mv21 ∴v1=2Uqm(2)当粒子从D形盒中出来时速度最大,根据牛顿第二定律得,qv mB=mv2mR ∴...
看了(2012•通州区一模)回旋加...的网友还看了以下:
一带电粒子在电场中由静止释放,只在电场力作用下运动,以下说法正确的是()A.带电粒子一定沿电场线运 2020-05-15 …
下列说法正确的是()A.带电粒子仅在电场力作用下运动,则电势能一定减小B.带电粒子只受电场力作用, 2020-05-15 …
下列有关巴西迁都(从沿海的里约热内卢迁至中部的巴西利亚)的意义叙述错误的是()A.带动内陆发展B. 2020-06-14 …
下列有关巴西迁都(从沿海的里约热内卢迁至中部的巴西利亚)的意义叙述错误的是()A、带动内陆发展B、 2020-07-02 …
下列四种情形中,物体A受摩擦力作用且与A运动方向相反的是()A.A、B相对静止向右匀速运动B.A、 2020-07-10 …
对如图所示的皮带传动装置,其可能出现的情形,下列说法中正确的是[]A.A轮带动B轮沿逆时针方向旋转 2020-07-13 …
(2011•保定模拟)如图所示,用一电动机带动的传送带把工件运送到高为h的平台上,传送带保持匀速运动 2020-11-12 …
水平传送带AB长为16米,传送带以10米/秒的速度匀速运动,在传送带上端A无初速地释放一个小物体它与 2020-12-09 …
太学兴立与科举制创立的历史影响不相同的是A.带动民间向学风气B.破除了世家大族垄断官场的情形C.有助 2020-12-22 …
请选出下列句子中表达没有语病的一项。()A.为带动规范汉字书写教育的推进及学生书写技能的提高,教育部 2020-12-28 …