回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,图为回旋加速器的示意图. 、是两个中空的铝制半圆形金属扁盒,在两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个形盒在高频交流电源上.在盒中心处有粒子源,产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入盒中.两个形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,经过半个圆周后,再次到达两盒间的狭缝,控制交流电源电压的周期,保证带电粒子经过狭缝时再次被加速.如此,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝,一次一次地被回速,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达形盒的边缘,沿切线方向以最大速度被导出.已知带电粒子的电荷量为,质量为,加速时狭缝间电压大小恒为,磁场的磁感应强度为, 形盒的半径为,狭缝之间的距离为.设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零,不计粒子受到的重力,求:
()带电粒子能被加速的最大动能.
()带电粒子在盒中第个半圆的半径.
()若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为,求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率.
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回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,图为回旋加速器的示意图. 、是两个中空的铝制半圆形金属扁盒,在两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个形盒在高频交流电源上.在盒中心处有粒子源,产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入盒中.两个形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,经过半个圆周后,再次到达两盒间的狭缝,控制交流电源电压的周期,保证带电粒子经过狭缝时再次被加速.如此,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝,一次一次地被回速,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达形盒的边缘,沿切线方向以最大速度被导出.已知带电粒子的电荷量为,质量为,加速时狭缝间电压大小恒为,磁场的磁感应强度为, 形盒的半径为,狭缝之间的距离为.设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零,不计粒子受到的重力,求:
()带电粒子能被加速的最大动能.
()带电粒子在盒中第个半圆的半径.
()若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为,求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率.
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回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,图20为回旋加速器的示意图。D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒,在两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个D形盒接在高频交流 电源上。在D1盒中心A处有粒子源,产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,经过半个圆周后,再次到达两盒间的狭缝,控制交流电源电 压的周期,保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。如此,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝,一次一次地被加速,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达D形盒的边缘,沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q,质量为m,加速时狭缝间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D形盒的半径为R狭缝之间的距离为d。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零,不计粒子受到的重力,求:
(1)带电粒子能被加速的最大动能Ek;
(2)尽管粒子在狭缝中每次加速的时间很短但也不可忽略。试计算上述正离子在某次加速过程当中从离开离子源到被第n次加速结束时所经历的时间;
(3)设该正离子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同,试推证当R>>d时,正离子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计(正离子在电场中运动时,不考虑磁场的影响)
(4)带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径;
(5)若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I,求从回旋加速器输出的带电粒 子的平均功率。
(6)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能Ekm。
(7)a粒子在第n次由D1盒进入D2盒与紧接着第n+1次由队盒进入队盒位置之间的距离△x;
(8)试推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差△r是增大、减小还是不变?
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(10分)回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,图中为回旋加速器的示意图。D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒,在两个D形盒正中间开有一条狭缝,两个D形盒接在高频交流电源上。在D1盒中心A处有粒子源,产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,经过半个圆周后,再次到达两盒间的狭缝,控制交流电源电压的周期,保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。如此,粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝,一次一次地被加速,速度越来越大,运动半径也越来越大,最后到达D形盒的边缘,沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q,质量为m,加速时狭缝间电压大小恒为U,磁场的磁感应强度为B,D形盒的半径为R,狭缝之间的距离为d。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零,不计粒子受到的重力,求:
(1)带电粒子能被加速的最大动能Ek;
(2)带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径;
(3)若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I,求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率。
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加速器是使带电粒子获得高能量的装置,下图是回旋加速器的原理图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。则
A. 带电粒子由加速器的中心附近进人加速器
B. 交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比
C. 带电粒子的最大动能由交变电场的加速电压的大小决定
D. 仅增大匀强磁场的磁感应强度B.就可以使得带电粒子获得更大的动能
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下图甲是回旋加速器的工作原理图.D1和D2是两个中空的半圆金属盒,它们之间有一定的电势差,A处的粒子源产生的带电粒子,在两盒之间被电场加速.两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动.若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,不计带电粒子在电场中的加速时间,不考虑由相对论效应带来的影响,下列判断正确的是
A.在Ek-t图中应该有tn+1-tn=tn-tn-1
B.在Ek-t图中应该有tn+1-tn<tn-tn-1
C.在Ek-t图中应该有En+1-En=En-En-1
D.在Ek-t图中应该有En+1-En<En-En-1
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1932年美国物理学家劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其核心部件是两个中空的半圆形金属盒D1和D2,称为“D形盒”,其原理如图所示,带电粒子在两盒之间被电场加速,在两盒中做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A. D形盒的作用是静电屏蔽,使带电粒子在盒中做匀速圆周运动而不被电场干扰
B. 在两D形盒之间所加交变电压的周期应等于带电粒子做匀速圆周运动周期的两倍
C. 仅使加速电压的有效值增大,带电粒子获得的能量一定增大
D. 仅使D形盒中磁场的磁感应强度B增大,带电粒子在D形盒中运动周期一定增大
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如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置.其核心部分是两个D形金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的( )
A.加速的次数
B.加速电压的大小
C.金属盒的半径
D.匀强磁场的磁感应强度
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