1、简答题 如图所示是一个回旋加速器的示意图,其中两个半圆形金属盒内有方向垂直于纸面,磁感强度为B的匀强磁场,两金属盒分别接到交变电源的两极上,在两盒间的狭缝处形成交变的电场.质量为m、电量为q的带电粒子从下面盒的中心O点进入,进入时的初速可以忽略,经两盒间狭缝处的电场加速后进入上面盒内,在磁场中做圆周运动,当它回到狭缝处时,电场恰好反向,再次对粒子加速,进入下面磁场中,从c1处再进入电场中加速,以后则重复前面的过程,并且每次电场对粒子做的功都是W.图中c2、c3、……是后面各次从下面磁场中射出时的位置.
(1)求Oc1的距离.
(2)n为多大时,cncn+1小于或等于Oc1的一半?
?
参考答案:(1)??(2)n≥4.
本题解析:
(1)粒子从O点进入电场区域,获得的动能为E1=W,动量则为p1=.第一次从上方进入下面盒时的动能E’1=2W,动量则为p’1=.
粒子第一次在上方盒内做圆周运动的轨道半径R1=p1/Bq,第一次在下方盒内做圆周运动的轨道半径R’1=p’1/Bq.
由几何关系可知,Oc1=2(R’1-R1)=2.
(2)粒子从cn处射出后进入上方磁场区域内做圆周运动的半径Rn=pn/Bq,其中pn=,再从上方射出而进入下方磁场,做圆周运动的半径R’n=p’n/Bq,其中p’n=.
则cncn+1=2(R’n-Rn)=2,
按照题目要求,cncn+1≤Oc1/2,即应满足,
解不等式,得n≥3.17,由于n只能取整数,因此应取n≥4.
本题难度:一般
2、计算题 ?一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上
(1)求粒子进入磁场时的速率。
(2)求粒子照相底片D点到S3的距离
参考答案:(1);(2)
本题解析:(1)粒子飘入电势差为U的加速电场,有
得粒子进入磁场时的速率
(2)粒子进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有:
,
粒子照相底片D点到S3的距离2R=。
本题难度:一般
3、选择题 关于回旋回速器,下列说法正确的是( )
A.电场和磁场都用作加速带电粒子
B.只有电场用来加速带电粒子
C.回旋回速器的半径越大,则在交变电源固定的前提下,同一带电粒子获得的动能也越大
D.一带电粒子不断被加速的过程中,交变电源的频率也要不断增加
参考答案:BC
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 关于回旋加速器,下列说法中正确的( )
A.电场用来加速带电粒子
B.磁场也是用来加速带电粒子
C.加速电场电压越大,同一带电粒子出盒时获得的动能越大
D.偏转磁场的磁感应强度越大,同一带电粒子出盒时获得的动能越大
参考答案:AD
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 物理理论成果总要推动社会实践科学的应用和发展,下列实践成果中属于应用了带电粒子在磁场中的偏转原理的是:( ?)
A.回旋加速器
B.避雷针
C.电视显像管
D.验电器
参考答案:AC
本题解析:回旋加速器利用粒子在磁场中受到洛伦兹力偏转,并在电场中加速度后进入另一个磁场中偏转,因此A正确。避雷针是利用尖端放电,电视显像管中电子在磁场中的偏转来实现,验电器是利用同种电荷排斥制作而成
点评:此类题型考察了常见仪器的工作原理。
本题难度:简单
Man proposes, God disposes. 谋事在人,戒事在天。