中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备,在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。
如图所示,某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成,相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,在漂移管间被电场加速,加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106 m/s,进入漂移管E时速度为1×107 m/s,电源频率为1×107 Hz,漂移管间缝隙很小,质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取1×108 C/kg。求:
(1)漂移管B的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
高二物理解答题中等难度题
中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备,在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。
如图所示,某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成,相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管,在漂移管内做匀速直线运动,在漂移管间被电场加速,加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106 m/s,进入漂移管E时速度为1×107 m/s,电源频率为1×107 Hz,漂移管间缝隙很小,质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取1×108 C/kg。求:
(1)漂移管B的长度;
(2)相邻漂移管间的加速电压。
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探索物质的微观结构,常用的方法是用高能(速)粒子去“打碎”被测物质,然后再进行“观察”。质子和中子就是这样被发现的,粒子加速器(particle accelerator)是用人工方法产生高速带电粒子的装置,中科院高能物理研究所宣布中国将于2020年至2025年间建造世界最大的粒子加速器。如图所示的直线加速器是多级加速装置,由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列。其中心轴线在同一直线上,圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连,序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。这样设计可以使带电粒子每次经过两圆筒间的缝隙处都会受到电场力的作用而加速,相邻两次加速时间间隔相同?圆内部可以认为没有电场;缝隙的宽度很小,粒子穿过缝隙的时间可以忽略不计。现有量为q、质量为m的粒子沿轴线射入圆筒,已知粒子进入序号为1的圆筒左端时的速度大小为,每次经过缝隙处时两筒间加速电压均为U,相邻两次加速时间间隔为T,不计粒子受到的重力。
(1)求粒子每次经过两圆筒间的缝隙处动能的增量;
(2)求标号为n的金属圆筒长度;
(3)在图所示的多级加速器中,由于粒子在加速过程中的径迹为直线,要得到较高动能的粒子,其加速装置要很长很长。利用你所学的知识,请提出一种既能获得较高动能的子,又能缩小加速装置所占空间的方案。
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两个相同的回旋加速器,分别接在加速电压U1和U2的高频电源上,且U1>U2,两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动,设两个粒子在加速器中运动的时间分别为t1和t2,获得的最大动能分别为Ek1和Ek2,则
A. t1<t2,Ek1>Ek2 B. t1=t2,Ek1<Ek2
C. t1<t2,Ek1=Ek2 D. t1>t2,Ek1=Ek2
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登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响.根据下表,火星和地球相比
行星 | 半径/m | 质量/kg | 轨道半径/m |
地球 | 6.4×106 | 6.0×1024 | 1.5×1011 |
火星 | 3.4×106 | 6.4×1023 | 2.3×1011 |
A.火星的公转周期较小 B.火星做圆周运动的加速度较小
C.火星表面的重力加速度较大 D.火星的第一宇宙速度较大
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登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响。根据下表,火星和地球相比
行星 | 半径/m | 质量/kg | 轨道半径/m |
地球 | 6.4×106 | 6.0×1024 | 1.5×1011 |
火星 | 3.4×106 | 6.4×1023 | 2.3×1011 |
A.火星的公转周期较小
B.火星做圆周运动的加速度较小
C.火星表面的重力加速度较大
D.火星的第一宇宙速度较大
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1930年,劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,工作原理示意图如图所示。关于回旋加速器,下列说法正确的是
A.粒子从电场中获得能量
B.交流电的周期随粒子速度的增大而增大
C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大D形盒的半径
D.不改变交流电的频率和磁感应强度B,加速质子的回旋加速器也可以用来加速α粒子
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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,两个铜质D形盒、与交流电源相连,置于匀强磁场中,其间留有空隙,粒子从A点开始沿虚线运动。下列说法正确的有
A. 粒子运动周期和交流电的周期相等
B. 只增大D形盒的半径,粒子从加速器中出来时的速度将增大
C. 只增大电压U,粒子从加速器中出来时的速度将增大
D. 加速完质子后,不改变交流电的周期和磁感应强度,可以直接用来加速氦原子核质量是质子的4倍,电荷是质子的2倍
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下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,粒子获得的速度最大的是( )
A.质子H B.氘核H
C.粒子He D.一价钠离子Na+
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