回旋加速器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T.用以加速α粒子時(shí)，電極應(yīng)采用多大頻率的交變電流？α粒子回旋的周期是多少？如果α粒子在軌道半徑是1 m時(shí)被導(dǎo)出，它具有的能量是多少電子伏?

解析：α粒子在回旋加速器的D形盒內(nèi)做半圓周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供它所需要的向心力，即qvB=mv2/r，則v=qBr/m.

    α粒子的回旋頻率(運(yùn)動(dòng)頻率)為：

    f回=v/2πr=qB/2πm

    =2×1.6×10-19×1/(2×3.14×4×1.66×10-27) Hz=7.67×106 Hz

    電極應(yīng)采用的交變電流頻率必須等于α粒子的回旋頻率，所以也等于7.67×106Hz

    α粒子的回旋周期為：

    T=1/f回=1/7.67×106 s=1.3×10-7s.

    當(dāng)α粒子軌道半徑是1 m時(shí)，其速率為：v=2πrf回=2×3.14×1×7.67×106 m/s=4.82×107 m/s

    則其動(dòng)能為：Ek=mv2

    =×4×1.66×10-27×(4.82×107)2 J

    =7.71×10-12 J=48.2 MeV.

答案：7.67×106 Hz      1.3×10-7s      48.2 MeV

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

半徑為R的回旋加速器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，加速電壓如圖甲所示．在加速器的中點(diǎn)有一粒子發(fā)射源P，可產(chǎn)生初速度大小不計(jì)，重力不計(jì)，荷質(zhì)比（電荷與質(zhì)量之比）為k的負(fù)電粒子，粒子經(jīng)回旋加速器加速后從A點(diǎn)水平向右射出，然后進(jìn)入粒子速度散射器C，散射器C不改變粒子速度大小，可使粒子速度方向變成任意方向，粒子從散射器C的小孔D出射后立即進(jìn)入右側(cè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該磁場(chǎng)有兩條豎直邊界M、N，寬度為R（與回旋加速器半徑相等），磁感強(qiáng)度為0.5B，對(duì)于進(jìn)入該磁場(chǎng)中的粒子，只考慮在紙面內(nèi)的各種入射方向．已知A、C間距離為l=
π3
R，如圖乙所示．不計(jì)粒子在回旋加速器中電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不計(jì)粒子在散射器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．求：
（1）粒子從產(chǎn)生到從邊界N射出所經(jīng)歷的時(shí)間的最小值和最大值
（2）若以D點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸，沿邊界M向上為y軸建立直角坐標(biāo)系，確定粒子分別以上述最短時(shí)間、最長(zhǎng)時(shí)間從邊界N出射的坐標(biāo)．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?佛山一模）下列敘述正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

圖甲所示為回旋加速器的原理示意圖，一個(gè)扁圓柱形的金屬盒子，盒子被分成兩半（D形電極），分別與高壓交變電源的兩極相連，在裂縫處形成一個(gè)交變電場(chǎng)，高壓交流電源的U-t圖象如圖乙所示，圖中U（×104V），t （×10-7s），在兩D形電極裂縫的中心靠近其中一個(gè)D形盒處有一離子源K，D形電極位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于D形電極所在平面，由下向上．從離子源K發(fā)出的氘核，在電場(chǎng)作用下，被加速進(jìn)入盒中．又由于磁場(chǎng)的作用，沿半圓形的軌道運(yùn)動(dòng)，并重新進(jìn)入裂縫．這時(shí)恰好改變電場(chǎng)方向，氘核在電場(chǎng)中又一次加速，如此不斷循環(huán)進(jìn)行，最后在D形盒邊緣被特殊裝置引出．（忽略氘核在裂縫中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間）
（1）寫出圖乙所示的高壓交流電源的交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式；
（2）將此電壓加在回旋加速器上，給氘核加速，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度應(yīng)為多少？
（3）若要使氘核獲得5.00MeV的能量，需要多少時(shí)間？（設(shè)氘核正好在電壓達(dá)到峰值時(shí)通過D形盒的狹縫）
（4）D形盒的最大半徑R．

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科目：高中物理 來源：2012屆度江蘇省高三上學(xué)期第二次月考物理卷 題型：選擇題

如圖所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置．其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻電源相連。則帶電粒子加速所獲得的最大動(dòng)能與下列因素有關(guān)的是

A．加速的次數(shù)      B．加速電壓的大小

C．金屬盒的半徑    D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度

 

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科目：高中物理 來源：2012屆度廣東省高三物理寒假周測(cè)物理卷 題型：選擇題

下列敘述正確的是

A．牛頓根據(jù)理想斜面實(shí)驗(yàn)，提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 

B．卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)，測(cè)定出了萬有引力恒量

C．磁感線越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁通量也越大

D．在回旋加速器中，磁場(chǎng)力使帶電粒子的速度增大

 

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