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(
×10
4V),
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。