回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間的窄縫中形成勻強電場，使粒子每次穿過狹縫都得到加速，兩盒放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，離子源置于盒的圓心附近，若離子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax，其運動軌跡如圖所示，問：
（1）盒內(nèi)有無電場？
（2）粒子在盒內(nèi)做何種運動？
（3）粒子離開加速器時速度為多大，最大動能為多少？
精英家教網(wǎng)
（1）加速器由D形盒盒間縫隙組成，盒間縫隙對粒子加速有有電場，D形盒起到讓粒子旋轉(zhuǎn)再次通過盒間縫隙進行加速，
    要做勻速圓周運動，沒有電場．  則有電場只存在于兩盒之間，而盒內(nèi)無電場
    （2）粒子在磁場中只受洛倫茲力作用，洛倫茲力始終與速度垂直，粒子做勻速圓周運動
    （3）粒子速度增加則半徑增加，當(dāng)軌道半徑達到最大半徑時速度最大
                 由R=
mv
Bq
   得Vmax=
BqRmax
m

    則其最大動能為：Ekmax=
1
2
mv2max=
B2q2
R2max
2m

答：（1）盒內(nèi)無電場．
    （2）粒子在磁場中做勻速圓周運動
    （3）最大速度為Vmax=
BqRmax
m
，最大動能為：Ekmax=
1
2
mv2max=
B2q2
R2max
2m
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

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，兩盒分別與高頻交流電源相連．則帶電粒子獲得的最大動能與下列哪些因素有關(guān)（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示．如果用同一回旋加速器分別加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
2
He）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復(fù)被加速，達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出．以下關(guān)于回旋加速器的原理和應(yīng)用，下列說法中正確的是（　�。�
A、加速同一種帶電粒子時，加速電壓越大，粒子獲得的最大動能越大
B、加速同一種帶電粒子時，加速電壓的頻率越大，粒子獲得的最大動能越大
C、加速同一種帶電粒子時，D形盒中的磁場越強，粒子獲得的最大動能越大
D、加速器可以同時加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
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He），且α粒子獲得的最大動能較大

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，連接好高頻交流電源后，兩盒間的窄縫中形成交變的勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都能得到加速．兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直盒面向下，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復(fù)被加速，當(dāng)粒子做圓周運動的半徑達到最大值時通過特殊裝置被引出．如果用磁感應(yīng)強度不變的同一回旋加速器分別加速同種電性但比荷（
q
m
）不同的帶電粒子，比較加速這些帶電粒子所需的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能，下列說法正確的是（　�。�
A、加速比荷較大的帶電粒子所需的交流電源的周期一定較小
B、加速比荷較大的帶電粒子所需的交流電源的周期一定較大
C、加速結(jié)束后比荷較大的帶電粒子獲得的最大動能一定較大
D、加速結(jié)束后比荷較大的帶電粒子獲得的最大動能一定較小

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示．它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速．兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復(fù)被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出．如果用同一回旋加速器分別加速氚核（
 
3
1
H）和α粒子（
 
4
2
He）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有（　�。�
A、加速氚核的交流電源的周期較大
B、加速α粒子的交流電源的周期較大
C、加速氚核獲得的最大動能也較小
D、加速α粒子獲得的最大動能較大

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