1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,期间留有空隙。两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是( )
A.不改变磁感应强度和交流电周期,该回旋加速器也能加速α粒子
B.被加速的离子从电场中获得能量
C.交变电场的变化周期是质子在磁场中运动周期的一半
D.为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍,可将磁感应强度增大为原来的2倍
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1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,期间留有空隙。两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是( )
A.不改变磁感应强度和交流电周期,该回旋加速器也能加速α粒子
B.被加速的离子从电场中获得能量
C.交变电场的变化周期是质子在磁场中运动周期的一半
D.为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍,可将磁感应强度增大为原来的2倍
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1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中.某型号的回旋加速器的工作原理如图(甲)所示,图(乙)为俯视图.回旋加速器的核心部分为两个D形盒,分别为D1、D2.D形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与D形盒底面垂直.两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B.设质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计.质子质量为m、电荷量为+q.加速器接入一定频率的高频交变电源,加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒时的速度大小v1;
(2)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒后运动的轨道半径r1;
(3)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t.
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1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,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。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1) 求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(2) 求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ;
(3) 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E㎞。
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回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子在狭缝间加速的时间忽略不计.匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向与盒面垂直.粒子源A产生的粒子质量为m,电荷量为+q,U为加速电压,则( )
A. 交变电压的周期等于粒子在磁场中回转周期的一半
B. 加速电压U越大,粒子获得的最大动能越大
C. D形盒半径R越大,粒子获得的最大动能越大
D. 磁感应强度B越大,粒子获得的最大动能越大
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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”型金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别于高频交流电源相连,则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关
A. 加速的次数
B. 加速电压的大小
C. 交流电的频率
D. 匀强磁场的磁感应强度
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如图甲所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.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,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是 ( )
A.在Ek—t图中应有t4一t3=t3一t2=t2—t1
B.高频电源的变化周期应该等于tn一tn-1
C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大
D.要想粒子获得的最大动能越大,则要求D形盒的面积也越大
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如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道。光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处C、D之间留有很小的空隙,刚好能够使小球通过,C、D之间距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h。从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s。已知小球质量为m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功。
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如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s.已知小球质量m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功.
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如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s.已知小球质量m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功.
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如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s.已知小球质量m,不计空气阻力,求:
(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;
(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;
(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功.
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