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一带电粒子从静止经加速电压U1的加速电场加速后进入板间距离为d,板间电势差为U2的偏转电场,当它飞出偏转电场时,偏转角为θ,要使偏转角θ增大,则需要(  )
分析:分析:粒子在加速电场中加速时可以通过动能定理求得粒子加速后的速度,粒子进入偏转电场后做类平抛运动,在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动,在垂直电场方向做匀速直线运动,利用速度合成与分解的方法得到偏转角θ的正切,再根据表达式进行分析.
解答:解:在加速电场中,电场力做功等于粒子动能的变化,根据动能定理有:
      qU1=
1
2
mv2-0  ①
粒子进入偏转电场后,在垂直电场方向不受作用力,粒子将以速度v做匀速直线运动,
垂直电场方向位移 l=vt ②
平行电场方向粒子做初速度为0的匀加速直线运动,离开电场时,沿电场方向的分速度为vy=at=
qU2
md
?
l
v
   ③
则tanθ=
vy
v
=
qU2l
mdv2
  ④
将①代入④得  tanθ=
U2l
2U1d

则知,要使偏转角θ增大,其它条件不变时,只使U1变小,或只使U2变大,或只使d变小,与粒子的荷质比无关.故B正确,ACD错误.
故选B
点评:本中题粒子从静止开始先进入加速电场后进入偏转电场,得到的结论与粒子的质量和电量无关.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

回旋加速器英文:Cyclotron 它是利用磁场使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置,是高能物理中的重要仪器.
1930年Earnest O.Lawrence提出回旋加速器的理论,1932年首次研制成功.它的主要结构是在磁极间的真空室内有两个半圆形的金属扁盒(D形盒)隔开相对放置,D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场.在D形盒所在处存在磁感应强度为B的匀强磁场.置于中心的粒子源产生的带电粒子,质量为m,电荷量为q,在电场中被加速,带电粒子在D形盒内不受电场力,在洛伦兹力作用下,在垂直磁场平面内作圆周运动.如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上极性变号,粒子仍处于加速状态.由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大.经过很多次加速,粒子沿如图2所示的轨迹从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV ).回旋加速器的能量受制于随粒子速度增大的相对论效应,粒子的质量增大,粒子绕行周期变长,从而逐渐偏离了交变电场的加速状态.
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图1是回旋加速器的实物图,图2、图3是回旋加速器的原理图,一质量为m,电荷量为q的带电粒子自半径为R的D形盒的中心由静止开始加速,D形盒上加交变电压大小恒为U,两D形盒之间的距离为d,D形盒所在处的磁场的磁感应强度为B,不考虑相对论效应,求:
(1)带电粒子被第一次加速后获得的速度v1
(2)带电粒子加速后获得的最大速度vm
(3)带电粒子由静止开始到第n次加速结束时在电场和磁场中运动所用的总时间是多少?若要增大带电粒子加速后获得的最大速度vm,你认为可以采取哪些方案?

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