题目
题型:丰台区一模难度:来源:
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某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图为俯视图乙.回旋加速器的核心部分为D形盒,D形盒装在真空容器中,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在场,且与D形盒盒面垂直.两盒间狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D形盒半径为R,磁场的磁感应强度为B.设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计.质子质量为m、电荷量为+q.加速器接一定涉率高频交流电源,其电压为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入D形盒运动轨道的半径r1;
(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t;
(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子,需要进行怎样的改动?请写出必要的分析及推理.
答案
qU=
1 |
2 |
qv1B=m
v12 |
r1 |
联立①②解得:r1=
1 |
B |
|
(2)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
2nqU=
1 |
2 |
qvB=m
v2 |
R |
T=
2πm |
qB |
t=nT ⑥
联立③④⑤⑥解得 t=
πBR2 |
2U |
(3)回旋加速器正常工作时高频电压的频率必须与粒子回旋的频率相同.设高频电压的频率为f,则f=
1 |
T |
qB |
2πm |
当加速α粒子时α粒子的比荷为质子比荷的2倍,
f′=
qB |
4πm |
f |
2 |
改动方法一:让回旋磁场的磁感应强度加倍.
改动方法二:让加速高频电压的频率减半.
核心考点
试题【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】;主要考察你对质谱仪等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)该加速器中偏转磁场的磁感应强度B.
(2)质子在D形盒中运动的时间.
(3)在整个加速过程中,质子在电场中运动的总时间.(已知质子的质量为m=1.67×10-27 kg,质子的带电量e=1.60×10-19 C)
(1)盒内有无电场?
(2)粒子在盒内做何种运动?
(3)粒子离开加速器时速度为多大,最大动能为多少?
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①v<
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②v>
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③v>
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④
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