(15分)在題圖1所示的裝置中,粒子源A產(chǎn)生的初速為零、比荷為的正離子沿軸線進(jìn)入一系列共軸且長度依次增加的金屬圓筒,奇數(shù)和偶數(shù)筒分別連接在周期為T、最大值為U0的矩形波電源兩端,電源波形如題25圖2所示,離子在每個(gè)圓筒內(nèi)做勻速直線運(yùn)動的時(shí)間等于交變電源的半個(gè)周期,在相鄰兩筒之間受電場力作用被加速(加速時(shí)間不計(jì)).離子離開最后一個(gè)圓筒后垂直于邊OE進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,最后從 OF邊出射.(不計(jì)離子所受重力)
(1)求離子在第一個(gè)金屬筒內(nèi)的速率.
(2)求離子在第n個(gè)筒內(nèi)的速率及第n個(gè)筒的長度.
(3)若有N個(gè)金屬筒,求離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑.
(4)若比荷為的離子垂直于OF邊出射,要使比荷為的離子也能垂直于OF邊出射,求電源電壓最
大值的改變量以及磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變量.
解:(1)設(shè)離子在第n個(gè)筒內(nèi)的速度為,在每個(gè)筒內(nèi)受到電場力做功為,
根據(jù)動能定理 .......(1分)
.......(2分)
解得 .......(1分)
(2)設(shè)第n個(gè)筒的長度為,
.......(3分)
(3)設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為,有
.......(3分)
(4)需要使離子加速后也獲得的速度,設(shè)比荷為離子的加速電壓為有......(2分)
得....(1分)
設(shè)的離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為,要使的離子在磁場中同樣在S點(diǎn)射出,
有.......(1分) .......(1分)
年級 | 高中課程 | 年級 | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com