高能粒子在現(xiàn)代高科技活動中具有廣泛的應用，如微觀粒子的研究、核能的生產(chǎn)等。粒子加速器是實現(xiàn)高能粒子的主要途徑，如圖中所示為環(huán)形粒子加速器示意圖，圖中實線所示環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的大小可調(diào)的勻強磁場，質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在環(huán)中作半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B極板電勢保持為零，粒子在兩板之間電場中得到加速。每當粒子高開B板時，A板電勢又突然變?yōu)榱�，粒子在電場得一次次加速下動能不斷增大，但繞行半徑R卻始終保持不變。

(1)設t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下開始加速，并繞行第一圈。

求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能。

(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓形軌道上運動，磁場必須周期性遞增。

求粒子繞行第n圈時磁感應強度應為多少？

(3)求粒子繞行n圈所需的總時間t(粒子通過A、B之間的時間不計)

答案：
解析：

解：(1)電場力做功由動能定理

(2)根據(jù)牛頓定律

解得

(3)周期

，

總時間


練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2003?肇慶模擬）高能物理在現(xiàn)代高科技活動中具有廣泛的應用，如微觀粒子的研究、核能的生產(chǎn)等．粒子加速器是實現(xiàn)高能粒子的主要途徑．如圖所示為一環(huán)形粒子加速器的示意圖，圖中實線所示為環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的大小可調(diào)節(jié)的勻強磁場，質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板的電勢升高為+U，B板電勢保持為零，粒子在電場中一次次被加速而動能不斷增大，但繞行半徑R始終保持不變．
（1）設t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下開始加速、并繞行一圈．求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能？
（2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運行，磁場必須周期性遞增，求粒繞行第n圈時，磁感應強度Bn應為多少？
（3）求粒子繞行n圈所需的總時間t（粒子通過A、B之間的時間不計）
（4）若粒子通過A、B的時間不可忽略不計，請在右面的坐標系中定性畫出A板電勢隨時間t變化的圖象（要求從t=0起到粒子第三次離開B板時止．不要求計算具體的時間）

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科目：高中物理 來源： 題型：

高能粒子在現(xiàn)代高科技活動中具有廣泛的應用，如微觀粒子的研究、核能的生產(chǎn)等。粒子加速器是實現(xiàn)高能粒子的主要途徑，如圖所示為環(huán)形粒子加速器示意圖，圖中實線所示環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的大小可調(diào)節(jié)的勻強磁場，質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為＋U，B板電勢保持為零，粒子在兩板之間電場中得到加速。每當粒子離開B板時，A板電勢又突然變?yōu)榱悖Ｗ釉陔妶龅囊淮未渭铀傧聞幽懿粩嘣龃�，但繞行半徑R卻始終保持不變。
（1）設t＝0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下開始加速，并繞行第一圈。求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能En。
（2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時，磁感應強度Bn應為多少?
（3）求粒子繞行n圈所需的總時間t（粒子通過A、B之間的時間不計）。
（4）定性畫出A板電勢U隨時間t變化的關系圖線（從t＝0起畫到粒子第四次離開B板時即可）。
（5）在粒子繞行的整個過程中，A板電勢是否可始終保持為＋U?為什么?

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科目：高中物理 來源： 題型：

在現(xiàn)代物理學的研究中，人們利用高能帶電粒子轟擊各種原子核，獲得不同放射性同位素，為臨床醫(yī)學診斷和治療提供了全新的高科技手段。高能帶電粒子是由小型回旋加速器進行加速而獲得，回旋加速器示意如圖。其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間的距離為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向如圖所示。帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q。設帶電粒子從粒子源S進入加速電場時的初速度為零，帶電粒子在加速器中運動總時間為t，其中忽略了帶電粒子通過加速電場的運動時間，帶電粒子在電場中的加速次數(shù)與回旋半圓周的個數(shù)相同，加速電場的電壓大小可視為恒定、不計粒子重力。求：

(1)此加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U。

(2)帶電粒子在右側(cè)D形盒中運動的相鄰兩個圓形軌道的半徑之比。

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科目：高中物理 來源：2003-2004學年廣東省肇慶市高三（上）第一次統(tǒng)測物理試卷（解析版） 題型：解答題

高能物理在現(xiàn)代高科技活動中具有廣泛的應用，如微觀粒子的研究、核能的生產(chǎn)等．粒子加速器是實現(xiàn)高能粒子的主要途徑．如圖所示為一環(huán)形粒子加速器的示意圖，圖中實線所示為環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的大小可調(diào)節(jié)的勻強磁場，質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板的電勢升高為+U，B板電勢保持為零，粒子在電場中一次次被加速而動能不斷增大，但繞行半徑R始終保持不變．
（1）設t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下開始加速、并繞行一圈．求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能？
（2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運行，磁場必須周期性遞增，求粒繞行第n圈時，磁感應強度Bn應為多少？
（3）求粒子繞行n圈所需的總時間t（粒子通過A、B之間的時間不計）
（4）若粒子通過A、B的時間不可忽略不計，請在右面的坐標系中定性畫出A板電勢隨時間t變化的圖象（要求從t=0起到粒子第三次離開B板時止．不要求計算具體的時間）

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