Question

（18分）如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來(lái)加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為Ek，由A孔射出，求：

（1）加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向和大小；

（2）加速器中交變電場(chǎng)的周期；

（3）設(shè)兩D形盒間的加速電壓為U，質(zhì)子每次經(jīng)電場(chǎng)加速后能量增加，加速到上述能量所需時(shí)間（不計(jì)在電場(chǎng)中的加速時(shí)間）。

 

Answer 1

（1）方向垂直紙面向里，（2）(3)

【解析】

試題分析：（1）由圖知質(zhì)子在D形盒內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)左手定則，可判斷磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；當(dāng)質(zhì)子離開(kāi)加速器時(shí)，，聯(lián)立可得；

（2）質(zhì)子在加速器內(nèi)要實(shí)驗(yàn)回旋加速，要求盒間電場(chǎng)變化的周期與質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，即，結(jié)合，可得；

(3)質(zhì)子加速一次，所以加速的次數(shù)，所以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、回旋加速器。