在研究原子核的内部结构时,需要用能量很高的粒子去轰击原子核。粒子加速器可以用人工方法使带电粒子获得很大速度和能量。
图甲是回旋加速器的结构示意图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆型金属盒,两盒之间留有间距为d的窄缝,它们之间有一定的电势差。两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+q的粒子。粒子在两盒之间被电场加速,之后进入磁场后做匀速圆周运动。经过若干次加速后,将粒子从金属盒边缘引出。设粒子在交变电场中运动时电压大小为U,不考虑粒子离开A处时的速度、粒子重力、粒子间的相互作用及相对论效应。
(1)求粒子被引出时的动能Ek;
(2)求粒子被电场加速的次数n;
(3)随着粒子在电场中的不断加速,粒子在磁场中的运动速率一次比一次增大,然而粒子每次在金属盒中的运动时间却相同,粒子在交变电场中加速的总时间也可以忽略。已知10MeV以上的回旋加速器中磁感应强度的数量级为1T,金属盒的直径在1m以上,窄缝之间距离约为0.1cm。请你结合上述参数,通过推导和估算加以分析。
【考点】回旋加速器;带电粒子在匀强磁场中的圆周运动.
【答案】见试题解答内容
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/4/20 14:35:0组卷:193引用:1难度:0.5
相似题
-
1.回旋加速器的工作原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆金属盒,处于与盒面垂直的匀强磁场中,它们之间有一定的电势差U。A处的粒子源产生的带电粒子在加速器中被加速。下列说法正确的是( )
发布:2024/12/29 21:30:1组卷:166引用:2难度:0.8 -
2.回旋加速器的构造如图所示,D1、D2是半圆形金属盒,D形盒的缝隙处接交流电源,D形盒处于匀强磁场中。工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期(选填“相等”或“不相等”),粒子经电场加速,经磁场回旋,获得的最大动能由和D形盒的决定,与加速电压无关。
发布:2024/12/29 14:0:1组卷:69引用:2难度:0.8 -
3.如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大能量E后由A孔射出,则下列说法正确的是( )
发布:2024/12/17 19:30:2组卷:36引用:2难度:0.5
相关试卷