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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

网友投稿  2023-04-06 00:00:00  零零社区

◎ 题目

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Ut图象如图乙所示,图中U×104V),t (×107s),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

◎ 答案

(1)     
(2)1.31T(3)(4)0.35m

◎ 解析


(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:        

◎ 知识点

    专家分析,试题“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…”主要考查了你对  【质谱仪】,【回旋加速器】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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