一帶電粒子從靜止經(jīng)加速電壓U1的加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入板間距離為d,板間電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),當(dāng)它飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),偏轉(zhuǎn)角為θ,要使偏轉(zhuǎn)角θ增大,則需要( 。
分析:分析:粒子在加速電場(chǎng)中加速時(shí)可以通過(guò)動(dòng)能定理求得粒子加速后的速度,粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),在平行電場(chǎng)方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),利用速度合成與分解的方法得到偏轉(zhuǎn)角θ的正切,再根據(jù)表達(dá)式進(jìn)行分析.
解答:解:在加速電場(chǎng)中,電場(chǎng)力做功等于粒子動(dòng)能的變化,根據(jù)動(dòng)能定理有:
      qU1=
1
2
mv2-0  ①
粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,在垂直電場(chǎng)方向不受作用力,粒子將以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng),
垂直電場(chǎng)方向位移 l=vt ②
平行電場(chǎng)方向粒子做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),離開(kāi)電場(chǎng)時(shí),沿電場(chǎng)方向的分速度為vy=at=
qU2
md
?
l
v
   ③
則tanθ=
vy
v
=
qU2l
mdv2
  ④
將①代入④得  tanθ=
U2l
2U1d

則知,要使偏轉(zhuǎn)角θ增大,其它條件不變時(shí),只使U1變小,或只使U2變大,或只使d變小,與粒子的荷質(zhì)比無(wú)關(guān).故B正確,ACD錯(cuò)誤.
故選B
點(diǎn)評(píng):本中題粒子從靜止開(kāi)始先進(jìn)入加速電場(chǎng)后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),得到的結(jié)論與粒子的質(zhì)量和電量無(wú)關(guān).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

回旋加速器英文:Cyclotron 它是利用磁場(chǎng)使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置,是高能物理中的重要儀器.
1930年Earnest O.Lawrence提出回旋加速器的理論,1932年首次研制成功.它的主要結(jié)構(gòu)是在磁極間的真空室內(nèi)有兩個(gè)半圓形的金屬扁盒(D形盒)隔開(kāi)相對(duì)放置,D形盒上加交變電壓,其間隙處產(chǎn)生交變電場(chǎng).在D形盒所在處存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).置于中心的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子,質(zhì)量為m,電荷量為q,在電場(chǎng)中被加速,帶電粒子在D形盒內(nèi)不受電場(chǎng)力,在洛倫茲力作用下,在垂直磁場(chǎng)平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng).如果D形盒上所加的交變電壓的頻率恰好等于粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的頻率,則粒子繞行半圈后正趕上D形盒上極性變號(hào),粒子仍處于加速狀態(tài).由于上述粒子繞行半圈的時(shí)間與粒子的速度無(wú)關(guān),因此粒子每繞行半圈受到一次加速,繞行半徑增大.經(jīng)過(guò)很多次加速,粒子沿如圖2所示的軌跡從D形盒邊緣引出,能量可達(dá)幾十兆電子伏特(MeV ).回旋加速器的能量受制于隨粒子速度增大的相對(duì)論效應(yīng),粒子的質(zhì)量增大,粒子繞行周期變長(zhǎng),從而逐漸偏離了交變電場(chǎng)的加速狀態(tài).
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圖1是回旋加速器的實(shí)物圖,圖2、圖3是回旋加速器的原理圖,一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子自半徑為R的D形盒的中心由靜止開(kāi)始加速,D形盒上加交變電壓大小恒為U,兩D形盒之間的距離為d,D形盒所在處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,不考慮相對(duì)論效應(yīng),求:
(1)帶電粒子被第一次加速后獲得的速度v1;
(2)帶電粒子加速后獲得的最大速度vm;
(3)帶電粒子由靜止開(kāi)始到第n次加速結(jié)束時(shí)在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用的總時(shí)間是多少?若要增大帶電粒子加速后獲得的最大速度vm,你認(rèn)為可以采取哪些方案?

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