13.如圖所示,回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,盒間狹縫中周期性變化的電場(chǎng)使粒子在通過狹縫時(shí)總能得到加速,金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若要增大帶電粒子射出金屬盒時(shí)的動(dòng)能,下列方法中正確的是( 。
A.增大狹縫間的電壓B.增大狹縫間的距離
C.增大金屬盒的半徑D.增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

分析 回旋加速器中帶電粒子在電場(chǎng)被加速,每通過電場(chǎng),動(dòng)能被增加一次;而在磁場(chǎng)里做勻速圓周運(yùn)動(dòng),通過磁場(chǎng)時(shí)只改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向,動(dòng)能卻不變.因此帶電粒子在一次加速過程中,電場(chǎng)電壓越大,動(dòng)能增加越大.但從D形盒中射出的動(dòng)能,除與每次增加的動(dòng)能外,還與加速次數(shù)有關(guān).所以加速電壓越大,回旋次數(shù)越少,最大動(dòng)能只由磁感應(yīng)強(qiáng)度和D形金屬盒的半徑?jīng)Q定.

解答 解:帶電粒子從D形盒中射出時(shí)的動(dòng)能  Ekm=$\frac{1}{2}$mvm2 (1)
    帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則圓周半徑  R=$\frac{m{v}_{m}}{Bq}$(2)
      由(1)(2)可得Ekm=$\frac{{R}^{2}{q}^{2}{B}^{2}}{2m}$
顯然,當(dāng)帶電粒子q、m一定的,則Ekm∝R2 B2
即Ekm隨磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、D形金屬盒的半徑R的增大而增大,與加速電場(chǎng)的狹縫間的電壓和狹縫距離無關(guān),
故選:CD.

點(diǎn)評(píng) 本題回旋加速器考查電磁場(chǎng)的綜合應(yīng)用:在電場(chǎng)中始終被加速,在磁場(chǎng)中總是勻速圓周運(yùn)動(dòng).所以容易讓學(xué)生產(chǎn)生誤解:增加射出的動(dòng)能由加速電壓與縫間決定.原因是帶電粒子在電場(chǎng)中動(dòng)能被增加,而在磁場(chǎng)中動(dòng)能不變.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示為電阻R1、R2的I-U圖線,現(xiàn)將R1、R2并聯(lián)后接到電源上,R1消耗的電功率是9W,則R2消耗的電功率是( 。
A.6WB.9WC.12WD.15W

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.一個(gè)帶正電的粒子,在xOy平面內(nèi)以速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),重力不計(jì).粒子只在電場(chǎng)力作用下繼續(xù)在xOy平面內(nèi)沿圖中虛線軌跡運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),且在A點(diǎn)時(shí)的速度方向與y軸平行,則電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可能是( 。
A.介于x軸負(fù)方向與y軸正方向之間B.沿x軸負(fù)方向
C.沿y軸正方向D.垂直于xOy平面向里

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.某同學(xué)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí),忘記了平衡摩擦力,他所得的a-F圖象為圖中的( 。
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.已知小車質(zhì)量M=214.6g,砝碼盤質(zhì)量m0=7.8g,所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f=50Hz.其實(shí)驗(yàn)步驟是:
A.按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置;
B.調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng);
C.取下細(xì)繩和砝碼盤,記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m;
D.將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁,先接通電源,再放開小車,打出一條紙帶,由紙帶求得小車的加速度a;
E.重新掛上細(xì)繩和砝碼盤,改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)B-D步驟,求得小車在不同合外力F作用下的加速度.
回答下列問題:

(1)按上述方案做實(shí)驗(yàn),是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?否(填“是”或“否”)
(2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2所示,由該紙帶可求得小車的加速度a=0.88m/s2
(3)某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中,如下表,
次數(shù)12345
砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49
小車的加速度a/(m•s-20.881.441.842.382.89
他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象(如圖3).造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力,從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力,其大小為0.08N.

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18.小船勻速逆流而上,經(jīng)過橋下時(shí)箱子落水了,船繼續(xù)前進(jìn)0.5h后才發(fā)現(xiàn),并立即調(diào)頭以相同的靜水船速順流而下,經(jīng)過1h在下游距橋7.2km處追上.已知小船在靜水中的速度為10m/s,則河水流動(dòng)速度為多少?

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5.關(guān)于電流和電阻,下列說法正確的是( 。
A.電流的方向與導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)方向相同
B.對(duì)給定的導(dǎo)體,比值R=$\frac{U}{I}$是個(gè)定值,反映導(dǎo)體本身的一種特性
C.由R=$\frac{U}{I}$可知,I一定時(shí),導(dǎo)體的電阻R與U成正比,U一定時(shí),R與I成反比
D.以上說法均不正確

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.用細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m帶正電的小球B,另一也帶正電小球A固定在絕緣豎直墻上,A,B兩球與地面的高度均為h,小球B在重力、拉力和庫侖力的作用下靜止不動(dòng),如圖所示.現(xiàn)將細(xì)繩剪斷后(  )
A.小球B在細(xì)繩剪斷瞬間起開始做平拋運(yùn)動(dòng)
B.小球B在細(xì)繩剪斷瞬間加速度大于g
C.小球B落地的時(shí)間小于$\sqrt{\frac{2h}{g}}$
D.小球B落地的速度大于$\sqrt{2gh}$

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,光滑球A位于豎直墻與斜面體之間,球A的重為G1,斜面體B的重為G2,斜面傾角為θ,各接觸面均光滑,當(dāng)斜面體受到水平向左的推力時(shí),A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g,求:
(1)墻對(duì)A的彈力FN1和B對(duì)A的支持力FN2;
(2)水平推力F的大。

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