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1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.某型号的回旋加速器

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1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.
某型号的回旋加速器的工作原理如图(甲)所示,图(乙)为俯视图.回旋加速器的核心部分为两个D形盒,分别为D1、D2.D形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与D形盒底面垂直.两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B.设质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计.质子质量为m、电荷量为+q.加速器接入一定频率的高频交变电源,加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒时的速度大小v1
(2)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒后运动的轨道半径r1
(3)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据动能定理得,Uq=12mv12,解得v1=2Uqm(2)根据牛顿第二定律得,qv1B=mv21r1解得r1=1B2Umq.(3)设质子从静止开始加速到出口处被加速了n圈,质子在出口处的速度为v,根据动能定理得,2nqU=12mv2根据牛...
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