如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置。環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外，大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。M、N為兩塊中心開(kāi)有小孔的極板，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過(guò)M、N板時(shí)，都會(huì)被加速，加速電壓均為U；每當(dāng)粒子飛離電場(chǎng)后，M、N板間的電勢(shì)差立即變?yōu)榱�。粒子在M、N間的電場(chǎng)中一次次被加速，動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑R不變（M、N兩極板間的距離遠(yuǎn)小于R）。當(dāng)t=0時(shí)，質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子靜止在M板小孔處，

（1）求粒子繞行n圈回到M板時(shí)的動(dòng)能En；

（2）為使粒子始終保持在圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)必須遞增；求粒子繞行第n圈時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；

（3）求粒子繞行n圈所需總時(shí)間tn。

（1）  （2）

（3）


解析:

（1）粒子繞行一圈動(dòng)能的增量為qU，繞行n圈所獲得的總動(dòng)能

                                        （3分）

   （2）因?yàn)?img width=92 height=41 src="http://thumb.zyjl.cn/pic1/1895/wl/130/46730.gif">                           （2分）

                                （2分）

得                               （1分）

   （3）粒子做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每一圈所用時(shí)間為

由于每一圈速度不同，所以每一圈所需時(shí)間也不同

第一圈：                     （2分）

第二圈：                  （2分）

……

第n圈的速度                           （2分）

故繞行n圈所需總時(shí)間

         （2分）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處?kù)o止釋放，并沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，盒縫間隙很小，可以忽略不計(jì)．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（　　）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?湖南模擬）美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P．處?kù)o止釋放，并沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（　　）

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科目：高中物理 來(lái)源：2012屆度黑龍江省哈爾濱市高三上學(xué)期期末考試物理卷 題型：選擇題

美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步。如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間。帶電粒子從P0處?kù)o止釋放，并沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（       ）

A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次

B．PlP2=P2P3

C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無(wú)關(guān)

D．加速電場(chǎng)方向不需要做周期性的變化

 

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A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次

B．PlP2=P2P3

C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無(wú)關(guān)

D．加速電場(chǎng)方向不需要做周期性的變化

 

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科目：高中物理 來(lái)源：宿遷二模 題型：多選題

美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處?kù)o止釋放，并沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，盒縫間隙很小，可以忽略不計(jì)．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)半周被加速一次
B．P1P2＞P2P3
C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)
D．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化
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