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    图甲所示为回旋加速器的原理示意图，一个扁圆柱形的金属盒子，盒子被分成两半（D形电极），分别与高压交变电源的两极相连，在裂缝处形成一个交变电场，高压交流电源的U－t图象如图乙所示，图中U（×104V），t (×10－7s)，在两D形电极裂缝的中心靠近其中一个D形盒处有一离子源Ｋ，D形电极位于匀强磁场中，磁场方向垂直于D形电极所在平面，由下向上。从离子源K发出的氘核，在电场作用下，被加速进入盒中．又由于磁场的作用，沿半圆形的轨道运动，并重新进入裂缝。这时恰好改变电场方向，氘核在电场中又一次加速，如此不断循环进行，最后在D形盒边缘被特殊装置引出。（忽略氘核在裂缝中运动的时间）

    （1）写出图乙所示的高压交流电源的交流电压瞬时值的表达式；
    （2）将此电压加在回旋加速器上，给氘核加速，则匀强磁场的磁感强度应为多少?
    （3）若要使氘核获得5.00MeV的能量，需要多少时间?（设氘核正好在电压达到峰值时通过D形盒的狭缝）
    （4）D形盒的最大半径R。
    （1）     
    （2）1.31T（3）（4）0.35m

    （1）由图：
    = 2.00×106V，=1.00×17s ∴ 
    （2）氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动，有　　　　　= 
    欲使氘核能持续做圆周运动，交流电的周期必须为：  
    磁场的磁感强度：
    （3）氘核在D形盒运动一周时被加速两次，氘核获得E =5.00MeV能量而被加速的次数为：
          即氘核应被加速了3次 
    所需的运动时间为：    
    （4）、氘核的能量最大时，氘核运动的轨道半径最大：        
    ∴
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是
    A．该束带电粒子带正电
    B．速度选择器的P1极板带负电
    C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB1
    D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，粒子的比荷越大

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则下列说法正确的是( D  )
    A．离子做圆周运动的周期随半径增大
    B．离子从磁场中获得能量
    C．带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关
    D．带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图15-5-20所示，有a、b、c、d四个离子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为va＜vb=vc＜vd，质量关系为ma=mb＜mc=md.进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，由此可以判定(    )

    图15-5-20
    A．射向P1的是a粒子B．射向P2的是b粒子
    C．射向A1的是c粒子D．射向A2的是d粒子

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （12分）如右上图，在xOy平面第一象限整个区域分布一匀强电场，电场方向平行y轴向下．在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为的直线，磁场方向垂直纸面向外．一质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射人匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成450角进入匀强磁场．已知OQ=l，不计粒子重力．求：
    （１）粒子到达Q点的速度vQ为多大？
    （２）P点的纵坐标是多少？
    （３）若该粒子在磁场中运动时刚好不会穿过ｙ轴，求磁感应强度B的大小．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （22分）如图所示，平面直角坐标系xoy中，在第二象限内有竖直放置的两平行金属板，其中右板开有小孔；在第一象限内存在内、外半径分别为、R的半圆形区域，其圆心与小孔的连线与x轴平行，该区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里：在y<0区域内有电场强度为E的匀强电场，方向与x轴负方向的夹角为60°。一个质量为m，带电量为－q的粒子（不计重力），从左金属板由静止开始经过加速后，进入第一象限的匀强磁场。求:

    （1）若两金属板间的电压为U，粒子离开金属板进入磁场时的速度是多少?
    （2）若粒子在磁场中运动时，刚好不能进入的中心区域，此情形下粒子在磁场中运动的速度大小。
    （3）在（2）情形下，粒子运动到y<0的区域，它第一次在匀强电场中运动的时间。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18 分）如图所示，在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满＋y 方向的匀强电场， 在第Ⅰ象限的某个圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场（电场、磁场均未画出）；一个比荷为的带电粒子以大小为 v 0的初速度自点沿＋x 方向运动，恰经原点O进入第Ⅰ象限，粒子穿过匀强磁场后，最终从 x轴上的点 Q（9 d,0 ）沿－y 方向进入第Ⅳ象限；已知该匀强磁场的磁感应强度为  ，不计粒子重力。 

    （1）求第Ⅲ象限内匀强电场的场强E的大小；
    （2） 求粒子在匀强磁场中运动的半径R及时间t B；
    （3） 求圆形磁场区的最小半径rm。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （18分）如图所示，在电子枪右侧依次存在加速电场，两水平放置的平行金属板和竖直放置的荧光屏。加速电场的电压为U1。两平行金属板的板长、板间距离均为d。荧光屏距两平行金属板右侧距离也为d。电子枪发射的质量为m、电荷量为–e的电子，从两平行金属板的中央穿过，打在荧光屏的中点O。不计电子在进入加速电场前的速度及电子重力。

    （1）求电子进入两金属板间时的速度大小v0；
    （2）若两金属板间只存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，求电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值和此时磁感应强度B的大小；
    （3）若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场，两板间的偏转电压为U2，电子会打在荧光屏上某点，该点距O点距离为，求此时U1与U2的比值；若使电子打在荧光屏上某点，该点距O点距离为d，只改变一个条件的情况下，请你提供一种方案，并说明理由。

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可采用下列哪几种方法：（     ）
    A．将其磁感应强度增大为原来的2倍
    B．将其磁感应强度增大为原来的4倍
    C．将D形金属盒的半径增大为原来的2倍
    D．将D形金属盒的半径增大为原来的4倍

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