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1、简答题 某种加速器的理想模型如图1所示:两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b,两极板间电压uab的变化图象如图2所示,电压的最大值为U0、周期为T0,在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场.若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放,经电场加速后进入磁场,在磁场中运动时间T0后恰能再次从a?孔进入电场加速.现该粒子的质量增加了
m0.(粒子在两极板间的运动时间不计,两极板外无电场,不考虑粒子所受的重力)
(1)若在t=0时刻将该粒子从板内a孔处静止释放,求其第二次加速后从b孔射出时的动能;
(2)现在利用一根长为L的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场,忽略其对管外磁场的影响),使图1中实线轨迹(圆心为O)上运动的粒子从a孔正下方相距L处的c孔水平射出,请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管;
(3)若将电压uab的频率提高为原来的2倍,该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速,才能经多次加速后获得最大动能?最大动能是多少?
2、选择题 如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m,电量为q的质子,质子每次经过电场区时,都恰好被电压为U的电场加速,且电场可视为匀强电场,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出 。下列说法正确的是(?)
?
A.若加速电压U越高,质子的能量E将越大。
B.若D形盒半径R越大,质子的能量E将越大。
C.若加速电压U越高,质子在加速器中的运动时间将越长。
D.若加速电压U越高,质子在加速器中的运动时间将越短。
3、计算题 质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2,今有一质量为m,电量为+e的电子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动.

求:(1)粒子的速度v;
(2)速度选择器的电压U2;
(3)粒子在磁感应强度为B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.
4、选择题 1932年,美国的物理学家劳伦斯设计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的两D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直.A处粒子源产生的质量为m、电荷量为+q粒子在加速器中被加速,其加速电压恒为U.带电粒子在加速过程中不考虑相对论效应和重力的作用.则( )
A.带电粒子在加速器中第1次和第2次做曲线运动的时间分别为t1和t2,则t1:t2=1:2
B.带电粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比r1:r2=
:2
C.两D形盒狭缝间的交变电场的周期T=2πm/qB
D.带电粒子离开回旋加速器时获得的动能为B2q2R2/2m