如圖15-6-3所示為回旋加旋速器的示意圖，已知D形盒的半徑為R，中心上半面出口處O放有質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正離子源，若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，求：

圖15-6-3

(1)加在D形盒間的高頻電源的頻率；

(2)離子加速后的最大能量.

解析：(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的周期：T=.

    由于兩D形盒之間窄縫距離很小，可以忽略粒子穿過電場所用時間，因此要使帶電粒子不斷被加速，高頻電源的周期應(yīng)等于粒子做圓周運動的周期，故高頻電源的頻率應(yīng)�。篺=.

(2)離子加速后，從D形盒引出時的能量達(dá)到最大，粒子做最后一圈圓周運動的半徑就等于D形盒的半徑R，故R=.粒子的最大動能為Ek=.

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15-6-7所示是一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場.質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動.A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零.每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩極板間電場中得到加速，每當(dāng)粒子經(jīng)過B板時，A板電勢又降為零.粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變.

圖15-6-7

(1)設(shè)t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并繞行一圈，求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能En;

(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁感應(yīng)強(qiáng)度必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn;

(3)求粒子繞行n圈所需的總時間tn(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R);

(4)在粒子繞行過程中，A板電勢是否始終保持為+U，為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

原子在不停地做熱運動，為了能高精度地研究孤立原子的性質(zhì)，必須使它們幾乎靜止下來并能在一個很小的空間區(qū)域停留一段時間，例如納米技術(shù)中需要移動或修補(bǔ)分子.科學(xué)家已發(fā)明了一種稱為“激光制冷”的技術(shù)，原理如下：

在一個真空室內(nèi)，一束非常準(zhǔn)直的Na-23原子束（通過樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得，原子做熱運動的速率近似為v0=1 000 m/s),受一束激光的正面照射，如圖15-2-3 所示.設(shè)原子處在基態(tài)，運動方向與激光光子的運動方向相反，選好激光頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差，原子就能吸收它而發(fā)生躍遷，躍遷后原子的速度為v1，隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài).設(shè)所發(fā)射光子的運動方向與速度v0的方向總是相同的，此時原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過程，直到原子的速度減小到零.

圖15-2-3

（1）吸收與發(fā)射光子的總次數(shù)為多少？

（2）原子停留在激發(fā)態(tài)上的時間稱為原子在這種狀態(tài)下的壽命，大小約為10-8 s.忽略每次吸收與發(fā)射光子的時間，按上述方式，原子初速度v0減小到零，共需多長時間？該時間內(nèi)原子共走過的路程為多少？（E=3.36×10-19 J，鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10-26 kg,NA=6.0×1023 mol-1,c=3.0×108 m/s）

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科目：高中物理 來源： 題型：

.如圖15-6-7所示是一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場.質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動.A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零.每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩極板間電場中得到加速，每當(dāng)粒子經(jīng)過B板時，A板電勢又降為零.粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變.

圖15-6-7

(1)設(shè)t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并繞行一圈，求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能En;

(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁感應(yīng)強(qiáng)度必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn;

(3)求粒子繞行n圈所需的總時間tn(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R);

(4)在粒子繞行過程中，A板電勢是否始終保持為+U，為什么？

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原子在不停地做熱運動，為了能高精度地研究孤立原子的性質(zhì)，必須使它們幾乎靜止下來并能在一個很小的空間區(qū)域停留一段時間，例如納米技術(shù)中需要移動或修補(bǔ)分子.科學(xué)家已發(fā)明了一種稱為“激光制冷”的技術(shù)，原理如下：

在一個真空室內(nèi)，一束非常準(zhǔn)直的Na-23原子束（通過樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得，原子做熱運動的速率近似為v0=1 000 m/s),受一束激光的正面照射，如圖15-2-3 所示.設(shè)原子處在基態(tài)，運動方向與激光光子的運動方向相反，選好激光頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差，原子就能吸收它而發(fā)生躍遷，躍遷后原子的速度為v1，隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài).設(shè)所發(fā)射光子的運動方向與速度v0的方向總是相同的，此時原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過程，直到原子的速度減小到零.

圖15-2-3

（1）吸收與發(fā)射光子的總次數(shù)為多少？

（2）原子停留在激發(fā)態(tài)上的時間稱為原子在這種狀態(tài)下的壽命，大小約為10-8 s.忽略每次吸收與發(fā)射光子的時間，按上述方式，原子初速度v0減小到零，共需多長時間？該時間內(nèi)原子共走過的路程為多少？（E=3.36×10-19 J，鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10-26 kg,NA=6.0×1023 mol-1,c=3.0×108 m/s）

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