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回旋加速器中帶電粒子轉過半圓的時間為什么不變.回旋加速器中帶電粒子每次經過盒縫的時間.實際是不同的.它對于交變電流的周期為什么不影響. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

回旋加速器是用來加速帶電粒子的一種裝置，它的工作原理是粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期與其運動的速度無關．每隔一個周期回歸一次而被多次重復地加速．回旋加速器的核心部分是兩個D形的金屬盒，兩個D形金屬盒之間留一窄縫，在邊緣處放有粒子源，D形盒裝在真空容器中，整個裝置放在巨大電磁鐵的兩極之間，磁場方向垂直于D形盒的底面，兩盒之間接高頻電源的兩極，使兩盒之間形成加速電場．若高頻電源的周期與帶電粒子在D形盒中的運動周期相同，帶電粒子就可以如圖那樣不斷被加速，不斷旋轉．帶電粒子在D形盒內沿螺線軌道逐漸趨于盒的邊緣，達到預期速率后用特殊裝置把它們引出．現設勻強磁場強度為B，盒間形成的電場強度為E，一帶電量為q的粒子在邊緣處P由靜止經電場加速后進入磁場，以半徑為r1做勻速圓周運動，由P點自左向右經A1進入電場，再次加速進入磁場做軌道半徑更大的勻速圓周運動，如此經過的位置分別為A2，A3，…，An，軌道半徑分別為r2，r3，…，rn，若已知D形盒間的間隙寬為d，則求：

(1)軌道半徑r1為多大？

(2)設An與An+1間的距離為z，則當z＜時，n的值為多大？

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回旋加速器是用來加速一群帶電粒子使它獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間的窄縫中形成勻強電場，使粒子每穿過狹縫都得到加速，兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，離子源置于盒的圓心附近，若離子源射出的離子電荷量為q，質量為m，粒子最大回轉半徑為Rm，其運動軌跡見圖3-6-14所示.問

圖3-6-14

(1)盒內有無電場？

(2)離子在盒內做何種運動？

(3)所加交流電頻率應是多大，離子角速度為多大？

(4)離子離開加速器時速度多大，最大動能為多少？

(5)設兩D形盒間電場的電勢差為U，盒間距離為d，其電場均勻.求加速到上述能量所需時間.

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在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次，因而粒子所能達到的能量受到高壓技術的限制。1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉，多次反復地通過高頻加速電場，直至達到高能量。圖甲為Earnest O. Lawrence設計的回旋加速器的示意圖。它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫；兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經狹縫電壓加速后，進入D型盒中。在磁場力的作用下運動半周，再經狹縫電壓加速；為保證粒子每次經過狹縫都被加速，應設法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致。如此周而復始，最后到達D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應強度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零。
（1）試計算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑；
（2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略。試計算上述正離子在某次加速過程當中從離開離子源到被第n次加速結束時所經歷的時間；
（3）不考慮相對論效應，試分析要提高某一離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動能可采用的措施。

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在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次，因而粒子所能達到的能量受到高壓技術的限制．1930年，Earnest O．Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉，多次反復地通過高頻加速電場，直至達到高能量．圖甲為Earnest O．Lawrence設計的回旋加速器的示意圖．它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫；兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓．圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經狹縫電壓加速后，進入D型盒中．在磁場力的作用下運動半周，再經狹縫電壓加速；為保證粒子每次經過狹縫都被加速，應設法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致．如此周而復始，最后到達D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出．已知正離子的電荷量為q，質量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應強度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d．設正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零．
（1）試計算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑；
（2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略．試計算上述正離子在某次加速過程當中從離開離子源到被第n次加速結束時所經歷的時間；
（3）不考慮相對論效應，試分析要提高某一離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動能可采用的措施．

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在高能物理研究中，粒子加速器起著重要作用，而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場中加速一次，因而粒子所能達到的能量受到高壓技術的限制．1930年，Earnest O．Lawrence提出了回旋加速器的理論，他設想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉，多次反復地通過高頻加速電場，直至達到高能量．圖甲為Earnest O．Lawrence設計的回旋加速器的示意圖．它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫；兩個D型盒處在勻強磁場中并接有高頻交變電壓．圖乙為俯視圖，在D型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經狹縫電壓加速后，進入D型盒中．在磁場力的作用下運動半周，再經狹縫電壓加速；為保證粒子每次經過狹縫都被加速，應設法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致．如此周而復始，最后到達D型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出．已知正離子的電荷量為q，質量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應強度為B，D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d．設正離子從離子源出發(fā)時的初速度為零．
（1）試計算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進入下半盒中運動的軌道半徑；
（2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略．試計算上述正離子在某次加速過程當中從離開離子源到被第n次加速結束時所經歷的時間；
（3）不考慮相對論效應，試分析要提高某一離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動能可采用的措施．

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