分析 (1)(2)根據粒子在磁場中的受力判斷其運動和受力;
(3)交流電的頻率與粒子在磁場中的頻率相同,即可求得
(4)由洛倫茲力提供向心力求的半徑最大時的速度和動能;
(5)粒子運動的總時間等于粒子在電場和磁場中時間之和
解答 解:(1)加速器由D形盒盒間縫隙組成,盒間縫隙對粒子加速有有電場,D形盒起到讓粒子旋轉再次通過盒間縫隙進行加速,
要做勻速圓周運動,沒有電場. 則有電場只存在于兩盒之間,而盒內無電場
(2)粒子在磁場中只受洛倫茲力作用,洛倫茲力始終與速度垂直,粒子做勻速圓周運動
(3)所加交流電壓頻率等于粒子在磁場中的頻率,根據qvB=mv2r和T=\frac{2πr}{v}可得T=\frac{2πm}{qB},故頻率f=\frac{1}{T}=\frac{qB}{2πm},運動的角速度ω=\frac{2π}{T}=\frac{qB}{m}
(4)粒子速度增加則半徑增加,當軌道半徑達到最大半徑時速度最大,由R=\frac{mv}{qB}得:Vmax=\frac{qB{R}_{n}}{m}
則其最大動能為:Ekmax=\frac{1}{2}mv2n=\frac{{q}^{2}{{B}^{2}R}_{n}^{2}}{2m}
(5)由能量守恒得:\frac{1}{2}mv2=nqU
則離子勻速圓周運動總時間為:t1=\frac{nT}{2}
離子在勻強電場中的加速度為:a=\frac{qU}{md}
勻加速總時間為:t2=\frac{{v}_{m}}{a}
解得:t=t1+t2=\frac{πB{R}_{n}}{2U}+\frac{B{R}_{n}d}{U}
答:(1)D形盒內無電場
(2)粒子在盒內做勻速圓周運動
(3)所加交流電壓頻率應是\frac{qB}{2πm}.粒子運動的角速度為\frac{qB}{m}
(4)粒子離開加速器時速度為\frac{qB{R}_{n}}{m},最大動能為\frac{{q}^{2}{{B}^{2}R}_{n}^{2}}{2m}
(5)設兩D形盒間電場的電勢差為U,盒間距離為d,其間電場均勻,把靜止粒子加速到上述能量所需時間為\frac{πB{R}_{n}}{2U}+\frac{B{R}_{n}d}{U}..
點評 解決本題的關鍵知道回旋加速器利用磁場偏轉和電場加速實現加速粒子,最大速度決定于D形盒的半徑
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 它們都有大小和方向 | |
B. | 它們的運算法則相同 | |
C. | 矢量相加時遵從三角形定則 | |
D. | 出租車的收費標準是1.20元/公里,其中“公里”這一物理量是矢量 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | T逐漸變大,F逐漸變大 | B. | T保持不變,F逐漸變大 | ||
C. | T逐漸變大,F逐漸變小 | D. | T逐漸變小,F逐漸變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 粒子一定帶正電 | |
B. | 粒子在A點的電勢能大于在C點的電勢能 | |
C. | 粒子在A點的動能小于在C點的動能 | |
D. | A點的加速度大于C點的加速度 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 汽車運動的加速度大小為2 m/s2 | |
B. | 汽車繼續(xù)行駛,經過第6根電線桿時的瞬時速度大小為25 m/s | |
C. | 汽車在第3根至第7根電線桿間運動所需的時間為20 s | |
D. | 汽車從第3根至第7根電線桿間的平均速度為20 m/s |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | t=1s時物體的加速度大小為1.0m/s2 | |
B. | 第3s內物體的位移為3.0 m | |
C. | t=5 s時物體的加速度大小為0.75m/s2 | |
D. | 物體在加速過程的加速度比減速過程的加速度大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 第一種情況下彈簧彈力為\frac{2F}{3} | |
B. | 第二種情況下彈簧彈力為\frac{2F}{3} | |
C. | 第二種情況下的彈簧長度一定比第一種情況的彈簧長度短 | |
D. | 因為不知道斜面與滑塊之間的動摩擦因數的數值,故無法比較兩個彈簧彈力大小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 甲、乙都是做勻變速直線運動 | B. | 甲、乙運動的出發(fā)點相距s0 | ||
C. | 乙運動的速度大于甲運動的速度 | D. | 甲、乙的運動方向相同 |
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