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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14(甲)所示,它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝;两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。图14(乙)为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正粒子源,它发出的带电粒子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中,在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速;为保证粒子每次经过狭缝都被加速,应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度后射出。

置于高真空中的D形金属盒的最大轨道半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。粒子源S射出的是质子流,初速度不计,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,磁场的磁感应强度B,质子的质量为m,电量为q,求:

(1)质子最初进入D形盒的动能多大?

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?

(3)要使质子每次经过电场都被加速,则加交流电源的周期是多少?

(1)(3分)粒子在电场中加速,根据动能定理得:

得:Ek2=qU

(2)(3分)粒子在D形盒内做圆周运动,轨道半径达到最大时被引出,具有最大动能。

       设此时的速度为v,有 ,得

      质子的最大动能Ekm=

(3)(3分)忽略粒子在缝隙处运动的时间,交变电源的周期T应等于粒子在磁场中运动的周期T0

     

得:  

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2012?昌平区二模)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(甲)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,初速度为0,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1次和第2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和粒子获得的最大动能Ekm

(3)近年来,大中型粒子加速器往往采用多种加速器的串接组合.例如由直线加速器做为预加速器,获得中间能量,再注入回旋加速器获得最终能量.n个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶,它们沿轴线排列成一串,如图(乙)所示(图中只画出了六个圆筒,作为示意).各筒相间地连接到频率为f、最大电压值为U的正弦交流电源的两端.整个装置放在高真空容器中.圆筒的两底面中心开有小孔.现有一电量为q、质量为m的正离子沿轴线射入圆筒,并将在圆筒间的缝隙处受到电场力的作用而加速(设圆筒内部没有电场).缝隙的宽度很小,离子穿过缝隙的时间可以不计.已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v1,且此时第一、二两个圆筒间的电势差U1-U2=-U.为使打到靶上的离子获得最大能量,各个圆筒的长度应满足什么条件?并求出在这种情况下打到靶上的离子的能量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?江苏)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Ekm

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网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)讨论粒子能获得的动能Ek跟加速器磁感应强度和加速电场频率之间关系.

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科目:高中物理 来源: 题型:

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(甲)所示,它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形盒正中间开有一条狭缝;两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图(乙)为俯视图,在D型盒上半面中心S处有一正粒子源,它发出的带电粒子,经狭缝电压加速后,进入D型盒中,在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速;为保证粒子每次经过狭缝都被加速,应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致.如此周而复始,最后到达D型盒的边缘,获得最大速度后射出.
置于高真空中的D形金属盒的最大轨道半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.粒子源S射出的是质子流,初速度不计,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,磁场的磁感应强度B,质子的质量为m,电量为q,求:
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(1)质子最初进入D形盒的动能多大?
(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?
(3)要使质子每次经过电场都被加速,则加交流电源的周期是多少?

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科目:高中物理 来源:人教版高三物理磁场专项训练 题型:解答题

(17分)(2009·江苏高考)1932年,劳伦斯和利文斯顿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.

图17

(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Bmfm,试讨论粒子能获得的最大动能Ekm.

 

 

 

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