如圖15-6-2所示,回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強(qiáng)電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向如圖所示.設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D形金屬盒的半徑為R,狹縫間的距離為d,勻強(qiáng)電場間的加速電壓為U.要增大帶電粒子(電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力)射出時的動能,則下列方法中正確的是(    )

15-6-2

A.增大加速電場間的加速電壓            B.減小狹縫間的距離

C.增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度                  D.增大D形金屬盒的半徑

解析:根據(jù)題意分析得:回旋加速器的原理決定了帶電粒子是在兩盒間的勻強(qiáng)電場中被加速的,磁場的作用只是讓粒子受到洛倫茲力,洛倫茲力不做功,提供向心力,F(xiàn)=f=qvB=,得到:運(yùn)動的周期T=.這個周期與電場方向變化的周期正好相等,所以每次經(jīng)過電場時都會被加速,速度會越來越大,根據(jù)半徑r=得到當(dāng)半徑接近D形金屬盒的半徑時,再離開加速器.所以要想增大粒子的動能,必須讓粒子被加速的次數(shù)越多越好,當(dāng)增加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B時,粒子運(yùn)動的周期變小,被加速的次數(shù)會增多,當(dāng)增大D形金屬盒的半徑時,也會增加被加速的次數(shù),所以粒子射出時的動能就變大.而增大加速電壓和減小狹縫間的距離,都不會增加加速次數(shù),達(dá)不到增大最終動能的目的,所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)該為C、D.

答案:CD

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(yùn)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.

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(yùn)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:

在如圖15-6-9所示的空間區(qū)域里,y軸左方有一勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)方向跟y軸負(fù)方向成30°角,大小為E= 4.0×105N/C,y軸右方有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,有一質(zhì)子以速度v0= 2.0×106m/S?由x軸上A點(diǎn)(OA=10cm)第一次沿軸正方向射入磁場,第二次沿x軸負(fù)方向射入磁場,回旋后都垂直射入電場,最后又進(jìn)入磁場,已知質(zhì)子質(zhì)量m為1.6×10 -27kg.求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度;

(2)質(zhì)子兩次在磁場中運(yùn)動的時間之比;

(3)質(zhì)子兩次在電場中運(yùn)動的時間各為多少.

圖15-6-9

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科目:高中物理 來源: 題型:

在如圖15-6-9所示的空間區(qū)域里,y軸左方有一勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)方向跟y軸負(fù)方向成30°角,大小為E= 4.0×105N/C,y軸右方有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,有一質(zhì)子以速度v0= 2.0×106m/S?由x軸上A點(diǎn)(OA=10cm)第一次沿軸正方向射入磁場,第二次沿x軸負(fù)方向射入磁場,回旋后都垂直射入電場,最后又進(jìn)入磁場,已知質(zhì)子質(zhì)量m為1.6×10 -27kg.求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度;

(2)質(zhì)子兩次在磁場中運(yùn)動的時間之比;

(3)質(zhì)子兩次在電場中運(yùn)動的時間各為多少.

          

圖15-6-9              圖15-6-10

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖15-6-2所示,回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強(qiáng)電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向如圖所示.設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D形金屬盒的半徑為R,狹縫間的距離為d,勻強(qiáng)電場間的加速電壓為U.要增大帶電粒子(電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力)射出時的動能,則下列方法中正確的是(    )

圖15-6-2

A.增大加速電場間的加速電壓            B.減小狹縫間的距離

C.增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度                D.增大D形金屬盒的半徑

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