【題目】1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點，解決了粒子的加速問題．現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應用于科學研究和醫(yī)學設備中．某型號的回旋加速器的工作原理如圖所示．回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器中，整個裝置放在電磁鐵兩極之間的磁場中，磁場可以認為是勻強磁場，且與D形盒盒面垂直．兩盒間狹縫間距很小，質(zhì)子從粒子源A處（D形盒圓心）以零初速度進入加速電場．已知磁場的磁感應強度為B，D形盒半徑為R，質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q，加速器接一定頻率高頻交流電源，其電壓為U．若不考慮相對論效應、粒子所受重力和帶電粒子穿過狹縫的時間．求：

(1)交流電源的頻率是多少．

(2)質(zhì)子被加速后獲得的最大動能.

(3)試推理說明：為何增大電壓U能減少質(zhì)子在D型盒內(nèi)運動的總時間t ?

【答案】（1）（2）（3）

【解析】（1）根據(jù)回旋加速器的原理，每轉(zhuǎn)一周粒子被加速兩次，交流電完成一次周期性變化，粒子作圓周運動的向心力公式

所以周期

所以，交流電源的頻率得：

（2）質(zhì)子加速后的最大軌道半徑等于D型盒的半徑，由洛倫茲力提供向心力

得粒子的最大運行速度；

質(zhì)子獲得的最大動能：

得

（3）質(zhì)子完成一次圓周運動被電場加速2次，

經(jīng)過的周期個數(shù)為：

質(zhì)子在D型盒磁場內(nèi)運動的時間:

即

質(zhì)子在狹縫內(nèi)運動的時間: ，可見U越大， 越小

練習冊系列答案
相關習題

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【題目】a、b、c是三個電荷量相同、質(zhì)量不同的帶電粒子，以相同的初速度由同一點垂直場強方向進入偏轉(zhuǎn)電場，僅在電場力的作用下，運動軌跡如圖所示，其中b恰好沿著極板邊緣飛出電場．粒子a、b、c在電場中運動的過程中，下列說法正確的是（　�。�

A. a、b運動的時間相同

B. a的質(zhì)量最大，c的質(zhì)量最小

C. 動能的增量相比，c的最大，a和b的一樣大

D. 動量的增量相比，a的最小，b和c的一樣大

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【題目】“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成．偏轉(zhuǎn)器是由兩個相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構成，A、B為電勢值不等的等勢面電勢分別為φA和φB，其過球心的截面如圖所示．一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射，進入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域，最后到達偏轉(zhuǎn)器右端的探測板N，其中動能為Ek0的電子沿等勢面C做勻速圓周運動到達N板的正中間．忽略電場的邊緣效應．下列說法中正確的是

A. A球面電勢比B球面電勢高

B. 電子在AB間偏轉(zhuǎn)電場中做勻變速運動

C. 等勢面C所在處電勢大小為

D. 等勢面C所在處電場強度的大小為E=

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在研究平拋運動的實驗中，某同學只記錄了小球運動途中的A，B，C三點的位置，取A點為坐標原點，則各點的位置坐標如圖所示，g取10m/s2 ， 下列說法正確的是（ ）

A.小球拋出點的位置坐標是（0，0）
B.小球拋出點的位置坐標是（﹣10，﹣5）
C.小球平拋的初速度為2m/s
D.小球運動到C點時速度大為 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是某次四驅(qū)車比賽的軌道某一段．張華控制的四驅(qū)車（可視為質(zhì)點），質(zhì)量 m=1.0kg，額定功率為P=7W．張華的四驅(qū)車到達水平平臺上A點時速度很小（可視為0），此時啟動四驅(qū)車的發(fā)動機并直接使發(fā)動機的功率達到額定功率，一段時間后關閉發(fā)動機．當四驅(qū)車由平臺邊緣B點飛出后，恰能沿豎直光滑圓弧軌道CDE上C點的切線方向飛入圓形軌道，且此時的速度大小為5m/s，∠COD=53°，并從軌道邊緣E點豎直向上飛出，離開E以后上升的最大高度為h=0.85m．已知AB間的距離L=6m，四驅(qū)車在AB段運動時的阻力恒為1N．重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力．sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：

（1）四驅(qū)車運動到B點時的速度大��；

（2）發(fā)動機在水平平臺上工作的時間；

（3）四驅(qū)車對圓弧軌道的最大壓力．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，為探討霍爾效應，取一塊長度為a、寬度為b、厚度為d的金屬導體，給金屬導體加與前后側(cè)面垂直的勻強磁場B，且通以圖示方向的電流I時，用電壓表測得導體上、下表面M、N間電壓為U.下列說法中正確的是：

A. M板比N板電勢高

B. 導體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，電壓表的示數(shù)越大

C. 導體中自由電子定向移動的速度為

D. M板比N板電勢低

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【題目】如圖為一水平傳送帶裝置的示意圖．緊繃的傳送帶AB 始終保持 v0=5m/s的恒定速率運行，AB間的距離L為8m．將一質(zhì)量m=1kg的小物塊輕輕放在傳送帶上距A點2m處的P點，小物塊隨傳送帶運動到B點后恰好能沖上光滑圓弧軌道的最高點N．小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，重力加速度g=10m/s2 ． 求：
（1）該圓軌道的半徑r
（2）要使小物塊能第一次滑上圓形軌道到達M點，M點為圓軌道右半側(cè)上的點，該點高出B點0.25m，且小物塊在圓形軌道上不脫離軌道，求小物塊放上傳送帶時距離A點的位置范圍．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某物理學習小組擬用下列器材研究小燈泡L兩端的電壓與通過它的電流的關系曲線．

A．小燈泡L(4.0V，0.7A)

B．電流表A(0～0.6A，內(nèi)阻為0.2Ω)

C．電壓表V(0～3V，內(nèi)阻為9kΩ)

D．標準電阻R1=1Ω

E．標準電阻R2=3kΩF．滑動變阻器R(0～10Ω)

G．學生電源(電動勢E=6V、內(nèi)阻不計)H．開關一個，導線若干

（1）為了準確描繪出小燈泡L較完整的U－I曲線，請在圖甲虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖______．

（2）該學習小組同學正確進行實驗操作，并處理實驗數(shù)據(jù)后，描點作圖得到了如圖乙所示的小燈泡L的U－I圖線．某次實驗中得到的電壓表示數(shù)如圖丙所示，電壓表示數(shù)為________V，由小燈泡L的U－I圖線可知小燈泡L的電阻隨電流I的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)．

（3）若將此小燈泡L與定值電阻R0=4Ω串聯(lián)后接在電動勢為4.0V、內(nèi)阻為1.0Ω的蓄電池組兩端，則小燈泡的實際功率約為________W(保留兩位有效數(shù)字)．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量相等的物體A、B通過一輕質(zhì)彈簧相連，開始時B放在地面上，A、B均處于靜止狀態(tài)，此時彈簧壓縮量△x1．現(xiàn)通過細繩將A向上緩慢拉起，第一階段拉力做功為W1時，彈簧變?yōu)樵L；第二階段拉力再做功W2時，B剛要離開地面，此時彈簧伸長量為△x2．彈簧一直在彈性限度內(nèi)，則（ ）

A. △x1＞△x2

B. 拉力做的總功等于A的重力勢能的增加量

C. 第一階段，拉力做的功等于A的重力勢能的增加量

D. 第二階段，拉力做的功等于A的重力勢能的增加量

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