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1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點，解決了粒子的加速問題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應用于科學研究和醫(yī)學設備中。

    某型號的回旋加速器的工作原理如圖15（甲）所示，圖15（乙）為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚�D形盒，分別為D1、D2。D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強大磁場中，磁場可以認為是勻強磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應強度為B。設質子從粒子源A處進入加速電場的初速度不計。質子質量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。

（1）求質子第1次經過狹縫被加速后進人D2盒時的速度大小v1；

（2）求質子第1次經過狹縫被加速后進人D2盒后運動的軌道半徑r1；

（3）求質子從靜止開始加速到出口處所需的時間t。

（1）        ………………………………………………（2分）

    ………………………………………………（1分）

（2）         …………………………………………………（3分）

     …………………………………………………（1分）

（3）設質子從靜止開始加速到出口處被加速了n圈，質子在出口處的速度為v

      …………………………………………………（2分）

             …………………………………………………（3分）

                  …………………………………………………（1分）

得：     …………………………………………………（1分）

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

材料一：在現(xiàn)代物理學中，為了深入到原子核內部，進一步研究物質的微觀結構和相互作用的規(guī)律，人們用能量很高的帶電粒子去轟擊各種原子核，觀察它們的變化情況.早期制成的加速器就是利用高壓電源的電勢差來加速帶電粒子的.這種類型的加速器受到實際所能達到的電勢差的限制，粒子獲得的能量并不太高.1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋粒子加速器.如圖所示，下圖為回旋粒子加速器的工作原理圖，AA′間有一交變電場，在中心A0處有粒子源，以一定的初速度v0垂直進入勻強磁場中，在磁場中做勻速圓周運動，經過一段時間到達A1時，在A1A1′處受到電場的加速，速率增加到v1.粒子以速率v1在磁場中做勻速圓周運動，又經過一段時間，到達A2′，在A2′A2處粒子又一次受到電場的加速，速率增加到v2.如此繼續(xù)下去，每當粒子運動到AA′間時，速率都將一步一步地增大.

材料二：根據愛因斯坦的狹義相對論觀點，相對論的質量速率公式：m=

其中m0表示物體靜止時的質量，m表示物體以速率v運動時的質量，c表示光速，若質點的速率遠小于光速，則m→m0，質量保持不變，回到牛頓經典力學的觀點.

根據以上材料回答問題：

(1)為了保證帶電粒子在回旋加速器中如圖所示的那樣不斷被加速，帶電粒子的運動周期T1與交變電場的周期T2之間的關系為_____________.

(2)在20世紀30年代末發(fā)現(xiàn)，這種回旋加速器加速質子時，最高能量僅能達到20 MeV，要想進一步提高質子的速度很困難，這是因為_________________________________________.

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