（8分）如圖所示，回旋加速器的半徑為R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，高頻電場的電壓為U，S0為粒子源，S’為引出口．若被加速的粒子質(zhì)量為m,電荷量為q，設(shè)帶電粒子質(zhì)量不變，且不考慮粒子從粒子源射出時的能量．問：
（1）外加電場的變化周期為多少？
（2）粒子從加速器中射出時的能量為多少？
（3）粒子以加速器中被加速的時間共為多少？
（1）外加電場周期與粒子的回旋周期相同，因此由qvB=mv2/R 得
電場周期為：T=2πR/v=2πm/Qb
（2）粒子從加速器射出時的動能為
Ek=mv2=m(BqR/m)2=B2q2R2/2m
(3)粒子在加速器每一次加速獲得的能量為qU,
粒子被加速的次數(shù)n=Ek／qU= B2qR2/2mU
又因粒子回旋一周被加速兩次，所以被加速的時間為
t=·T=πBR2／2U
略
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

質(zhì)譜儀是一種分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示。離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的鉀離子，離子出來時速度很小，可視為零。離子經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，經(jīng)半圓周到達照相底片上的P點。

(1)求粒子進入磁場時的速度；
(2)求P點到入口S1的距離x；
(3)在實驗過程中由于儀器不完善，加速電壓在平均值U附近變化U，求需要以多大相對精確度U/U維持加速電壓值，才能使鉀39、鉀41的同位素束在照相底片上不發(fā)生覆蓋。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要裝置，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用。如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B1，方向垂直紙面向外。一束電荷量相同但質(zhì)量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進入另一磁感應(yīng)強度為B2、方向垂直紙面向外的勻強磁場。結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點，設(shè)a、b兩點之間距離為x，粒子所帶電荷量為q，且不計重力。

求：（1）該束帶電粒子的電性和速率？
（2）打在a、b兩點的粒子的質(zhì)量之差?

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置．其核心部分是兩個D型金屬盒，置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。則帶電粒子加速所獲得的最大動能與下列因素有關(guān)的是
A．加速的次數(shù)B．加速電壓的大小
C．金屬盒的半徑D．勻強磁場的磁感強度

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（10分）質(zhì)譜儀原理如圖，a為粒子加速器電壓為u1，b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感強度為B1，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感強度為B2，今有一質(zhì)量為m，電量為+e的電子（不計重力），經(jīng)加速后，該離子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做勻速圓周運動，求：
（1）粒子的速率v
（2）速度選擇器的電壓u2
（3）粒子在B2的磁場中做勻速圓周運動的半徑R

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后讓粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，最后打到底片D上.

(1)粒子進入磁場時的速率。
(2)求粒子在磁場中運動的軌道半徑。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，圓心為原點、半徑為的圓將平面分為兩個區(qū)域，即圓內(nèi)區(qū)域Ⅰ和圓外區(qū)域Ⅱ。區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于平面的勻強磁場。平行于x軸的熒光屏垂直于平面，放置在直線的位置。一束質(zhì)量為、電荷量為q、速度為的帶正電粒子從坐標為（，0）的A點沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，粒子全部垂直打在熒光屏上坐標為（0，-2R）的點。若區(qū)域Ⅱ中加上平行于x軸的勻強電場，從A點沿x軸正方向以速度2射入?yún)^(qū)域Ⅰ的粒子垂直打在熒光屏上的N點。不考慮重力作用，求：

（1）在區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強度B的大小和方向。
（2）在區(qū)域Ⅱ中電場的場強為多大？MN兩點間距離是多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（17分）一絕緣“U”型桿由兩段相互平行的足夠長的豎直直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)QAN組成.固定在豎直平面內(nèi)，其中桿PQ是光滑的，桿MN是粗糙的，整個裝置處在水平向右的勻強電池中.在QN連線下方區(qū)域足夠大的范圍內(nèi)同時存在垂直豎直平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為-q（q＞0）的小環(huán)套在PQ桿上，小環(huán)所受的電場力大小為其重力的3倍.（重力加速度為g）.求：
（1）若將小環(huán)由C點靜止釋放，剛好能達到N點，求CQ間的距離；
（2）在滿足（1）問的條件下，小環(huán)第一次通過最低點A時受到圓環(huán)的支持力的大小；
（3）若將小環(huán)由距Q點8R處靜止釋放，設(shè)小環(huán)與MN桿間的動摩擦因數(shù)為u，小環(huán)所受最大靜摩擦力大小相等，求小環(huán)在整個運動過程則克服摩擦力所做的功.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。
(1)當(dāng)令醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備PET／CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”，它醫(yī)療診斷中，常利用能放射正電子的同位素碳11作示蹤原子。碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得，同時還產(chǎn)牛另一粒子，試寫出核反應(yīng)方程。若碳11的半衰期為,經(jīng)剩余碳11的質(zhì)量占原來的百分之幾？（結(jié)果取兩位有效數(shù)字）
(2)回旋加速器的原理如圖．和是兩個1中空半經(jīng)為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為的交流電源上，位于圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略，重力不計)．它們在兩盒之間被電場加速，、置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。若質(zhì)子束從回旋加速器輸出時的平均功率為P．求輸出時質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場中的運動時間，其最大速度遠小于光速)。
（3）推理說明：質(zhì)子在回旋加速器中運動時，隨軌道半徑的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差是增大、減小還是不變？

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同步練習(xí)冊答案