（20分）

    如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置。環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外，大小可調(diào)的勻強磁場。M、N為兩塊中心開有小孔的極板，每當帶電粒子經(jīng)過M、N板時，都會被加速，加速電壓均為U；每當粒子飛離電場后，M、N板間的電勢差立即變?yōu)榱�。粒子�?i>M、N間的電場中一次次被加速，動能不斷增大，而繞行半徑R不變（M、N兩極板間的距離遠小于R）。當t=0時，質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子靜止在M板小孔處，

   （1）求粒子繞行n圈回到M板時的動能En；

   （2）為使粒子始終保持在圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增；求粒子繞行第n圈時磁感應(yīng)強度B的大��；

  （3）求粒子繞行n圈所需總時間tn。

 

（1）

（2）

（3）

解析:（1）粒子繞行一圈動能的增量為qU，繞行n圈所獲得的總動能

           4分

（2）因為

得   8分

（3）粒子做半徑為R的勻速圓周運動，每一圈所用時間為，

由于第一圈速度不同，所以每一圈所需時間也不同

第一圈：

第二圈：

 

……

第n圈的速度

故繞行n圈所需總時間

 

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置．環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場．質(zhì)量為m、電量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A、B為兩塊中心開有小孔的極板．原來電勢都為零，每當粒子經(jīng)過A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間電場中得到加速．每當粒子離開B板時，A板的電勢又降為零，粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行的半徑不變．（設(shè)極板間距遠小于R）
（1）設(shè)t=0時粒子靜止在A板小孔處，經(jīng)電場加速后，離開B板在環(huán)開磁場中繞行，求粒子繞行第1圈時的速度v1和磁感應(yīng)強度B1；
（2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增，求粒子繞行n圈所需的總時間t；
（3）在粒子繞行的整個過程中，A板電勢是否可以始終保持為+U？為什么？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小可調(diào)的均勻磁場（環(huán)形區(qū)域的寬度非常�。|(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當帶電粒子經(jīng)過A板準備進入AB之間時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速．每當粒子離開B板時，A板電勢又降為零．粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變．（設(shè)極板間距遠小于R） 下列說法正確的是（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?河?xùn)|區(qū)一模）如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置．環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直直面向外、大小可調(diào)的勻強磁場，質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，在環(huán)中做半徑為R的圓周運動，A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢均為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩極中得到加速．每當粒子離開時，A極電勢又降為零，粒子在電場中一次一次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變．
（1）設(shè)t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并開始繞行第一圈，求粒子繞行n圈回到A板時獲得的動能En；
（2）為使粒子運動半徑始終不變，磁場必周期性遞增，求粒子繞行第n圈時磁感應(yīng)強度Bn為多少？
（3）求粒子繞行n圈所需的總時間tn．（設(shè)極板間距遠小于R）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置．環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的勻強磁場．質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動．A、B為兩塊中心開有小孔的極板．原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間電場中得到加速．每當粒子離開B板時，A板電勢又降為零．粒子在電場一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變．
（1）設(shè)t=0時，粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速．求粒子第一次穿過B板時速度的大小v1；
（2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增．求粒子繞行第n圈時磁感應(yīng)強度的大小Bn；
（3）求粒子繞行n圈所需的總時間tn總（設(shè)極板間距離遠小于R，粒子在A、B極板間運動的時間可忽略不計）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置--環(huán)形加速器．環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度大小可調(diào)節(jié)．質(zhì)量為m、電量為+q的粒子可在環(huán)中做勻速圓周運動．P、Q為相距很近的兩塊中心開有小孔的極板，最初兩極板電勢都為零，每當粒子飛至P板時，P板電勢變?yōu)?U，Q板電勢仍保持為零，每當粒子離開Q板時，P板電勢立即變?yōu)榱悖Ｗ釉赑、Q兩板間電場的一次次加速下動能不斷增大，而粒子的繞行半徑通過磁場的調(diào)節(jié)保持為R不變．粒子經(jīng)過P、Q極板的時間極短，可忽略不計．設(shè)t=0時刻，粒子靜止在P板小孔處，在電場作用下加速，并繞行第一圈．
（1）為使粒子始終在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增．求粒子從t=0時刻起繞行第n圈時的磁感應(yīng)強度Bn；
（2）求粒子從t=0時刻起繞行n圈回到P板所需的總時間tn．

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