回旋加速器以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量m电量+q的带电粒子,以初速度V1垂直边界射入磁
◎ 题目
回旋加速器以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量m电量+q的带电粒子,以初速度V1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,再进入电场做匀加速运动,后第二次进入磁场中运动…,粒子在电场和磁场中不断交替运动.已知粒子第二次在磁场中运动半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,…以此类推.则( )
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◎ 答案
A、设粒子第n次进入磁场时的半径为Rn,速度为vn, 由牛顿第二定律得 qvnB=m
解得:vn=
因为R2=2R1, 所以V2=2v1…③ 对粒子第一次在电场中运动的过程, 由动能定理得W1=
联立③④式得W1=
B、洛仑兹力的方向始终指向圆心,所以洛伦兹力不做功,故B错误; C、粒子第n次进入电场时速度为vn,穿出电场时速度为vn+1, 由题意知 Vn=nv1,vn+1=(n+1)v1 …⑥ 由动能定理得 qEnd=
联立⑥⑦式得 En= |