圖甲所示為回旋加速器的原理示意圖，一個(gè)扁圓柱形的金屬盒子，盒子被分成兩半（D形電極），分別與高壓交變電源的兩極相連，在裂縫處形成一個(gè)交變電場(chǎng)，高壓交流電源的U－t圖象如圖乙所示，圖中U（×10⁴V），t (×10^－7s)，在兩D形電極裂縫的中心靠近其中一個(gè)D形盒處有一離子源Ｋ，D形電極位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于D形電極所在平面，由下向上。從離子源K發(fā)出的氘核，在電場(chǎng)作用下，被加速進(jìn)入盒中．又由于磁場(chǎng)的作用，沿半圓形的軌道運(yùn)動(dòng)，并重新進(jìn)入裂縫。這時(shí)恰好改變電場(chǎng)方向，氘核在電場(chǎng)中又一次加速，如此不斷循環(huán)進(jìn)行，最后在D形盒邊緣被特殊裝置引出。（忽略氘核在裂縫中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間）

（1）寫(xiě)出圖乙所示的高壓交流電源的交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式；
（2）將此電壓加在回旋加速器上，給氘核加速，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度應(yīng)為多少?
（3）若要使氘核獲得5.00MeV的能量，需要多少時(shí)間?（設(shè)氘核正好在電壓達(dá)到峰值時(shí)通過(guò)D形盒的狹縫）
（4）D形盒的最大半徑R。

如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。已知：靜電分析器通道的半徑為R，均勻輻射電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E。磁分析器中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B。問(wèn)：（1）為了使位于A處電量為q、質(zhì)量為m的離子，從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器，加速電場(chǎng)的電壓U應(yīng)為多大？（2）離子由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器后，最終打在乳膠片上的Q點(diǎn)，該點(diǎn)距入射點(diǎn)P多遠(yuǎn)？

如圖為質(zhì)譜儀測(cè)定帶電粒子質(zhì)量的裝置的示意圖．濾速器中場(chǎng)強(qiáng)E方向向下，磁感強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，分離器中磁感強(qiáng)度的方向垂直紙面向外．在S處有甲、乙、丙、丁四個(gè)一價(jià)正離子垂直于E和入射，若，不計(jì)重力，則分別打在四點(diǎn)的離子分別是　[　　]

A．甲乙丙丁	B．甲丁乙丙
C．丙丁乙甲	D．甲乙丁丙

 

如圖所示是一個(gè)回旋加速器的示意圖，其中兩個(gè)半圓形金屬盒內(nèi)有方向垂直于紙面，磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩金屬盒分別接到交變電源的兩極上，在兩盒間的狹縫處形成交變的電場(chǎng)．質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子從下面盒的中心O點(diǎn)進(jìn)入，進(jìn)入時(shí)的初速可以忽略，經(jīng)兩盒間狹縫處的電場(chǎng)加速后進(jìn)入上面盒內(nèi)，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它回到狹縫處時(shí)，電場(chǎng)恰好反向，再次對(duì)粒子加速，進(jìn)入下面磁場(chǎng)中，從c₁處再進(jìn)入電場(chǎng)中加速，以后則重復(fù)前面的過(guò)程，并且每次電場(chǎng)對(duì)粒子做的功都是W．圖中c₂、c₃、……是后面各次從下面磁場(chǎng)中射出時(shí)的位置．

(1)求Oc₁的距離．
(2)n為多大時(shí)，c_nc_n+1小于或等于Oc₁的一半？
 

如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S₁飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，最后打到底片D上.

(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。
(2)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。

如圖15-5-20所示，有a、b、c、d四個(gè)離子，它們帶同種電荷且電荷量相等，它們的速率關(guān)系為v_a＜v_b=v_c＜v_d，質(zhì)量關(guān)系為m_a=m_b＜m_c=m_d.進(jìn)入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，由此可以判定(    )

圖15-5-20

A．射向P1的是a粒子	B．射向P2的是b粒子
C．射向A1的是c粒子	D．射向A2的是d粒子

圖4是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖.設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變?yōu)檎�一價(jià)的分子離子.分子離子從狹縫S₁以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過(guò)狹縫S₂、S₃射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ.最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S₃的細(xì)線.若測(cè)得細(xì)線到狹縫S₃的距離為d，試導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式.

圖4

如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開(kāi)始加速.根據(jù)回旋加速器的這些數(shù)據(jù)，估算出該粒子離開(kāi)加速器時(shí)獲得的動(dòng)能為_(kāi)_______________.

如圖回旋加速器的D形盒半徑為R，用來(lái)加速質(zhì)量為m，帶電量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到具有能量為E后，由A孔射出，求：

（1）加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向和大小．
（2）設(shè)兩D形盒間的距離為d，其間電壓為U，則加速到上述能量所需回旋周數(shù)是多少？
（3）加速到上述能量所需時(shí)間（不計(jì)通過(guò)縫隙的時(shí)間）．
 

用回旋加速器加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增大為原來(lái)的4倍，可以（   ）

A．將D型金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍

B．將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍

C．將加速電場(chǎng)的電壓增大為原來(lái)的4倍

D．將加速電場(chǎng)的頻率增大為原來(lái)的4倍