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下面有兩種觀點(diǎn)是關(guān)于粒子從回旋加速器中射出時最大速度vm的大小由哪些因素決定的討論,你認(rèn)為正確的是哪種?

觀點(diǎn)一:使粒子獲得動能的是電場,設(shè)共加速n次,則由動能定理有:

    nqU=m2vm=

    于是得出為了使粒子射出的速度vm最大,只需增大加速電壓,而與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及D形盒半徑大小無關(guān).

觀點(diǎn)二:只要粒子從D形盒中邊緣導(dǎo)出,那么,它最后半周應(yīng)滿足

    qvmB=

    要使粒子射出時的速度vm最大,就要使磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B及D形盒的半徑R大,而與加速電壓U的大小無關(guān)(只要U≠0).

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如圖15-6-3所示為回旋加旋速器的示意圖,已知D形盒的半徑為R,中心上半面出口處O放有質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正離子源,若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,求:

15-6-3

(1)加在D形盒間的高頻電源的頻率;

(2)離子加速后的最大能量.

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如圖15-5-25所示,一半徑為R的絕緣圓筒中有沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正粒子(不計(jì)重力)以速度為v從筒壁的A孔沿半徑方向進(jìn)入筒內(nèi),設(shè)粒子和筒壁的碰撞無電荷量和能量的損失,那么要使粒子與筒壁連續(xù)碰撞,繞筒壁一周時恰好又從A孔射出,問:

15-5-25

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小必須滿足什么條件?

(2)粒子在筒中運(yùn)動的時間為多少?

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電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積).為了簡化,假設(shè)流量計(jì)是如圖15-5-24所示的橫截面為長方形的一段管道,其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接(圖中虛線).圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料,前后兩面是絕緣材料.現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于前后兩面.當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時,在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接,I表示測得的電流值.已知流體的電阻率為ρ,不計(jì)電流表的內(nèi)阻,則可求得流量為(    )

15-5-24

A.                            B.

C.                            D.

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如圖15-5-23所示,水平放置的厚度均勻的鋁箔,置于勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里.一帶電粒子進(jìn)入磁場后在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,到達(dá)P點(diǎn)垂直穿過鋁箔后仍做勻速圓周運(yùn)動,粒子每次穿過鋁箔時損失的能量都相同,如圖中兩圓弧半徑R=25 cm,r=20 cm.問:

15-5-23

(1)這個粒子帶何種電荷?(2)該粒子總共能穿過鋁箔多少次?

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設(shè)在地面上方的真空室內(nèi),存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場.已知電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是相同的,電場強(qiáng)度的大小E=4.0 V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.15 T.今有一個帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v=20 m/s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動,求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量與質(zhì)量之比q/m以及磁場的所有可能方向(角度可用反三角函數(shù)表示).

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如圖15-5-21,在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里.許多質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向,由小孔O射入磁場區(qū)域.不計(jì)重力,不計(jì)粒子間的相互影響.圖15-5-22中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中R=.哪個圖是正確的(    )

15-5-21

15-5-22

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如圖15-5-19所示,兩個共軸的圓筒形金屬電極,外電極接地.其上均勻分布著平行于軸的四條狹縫a、b、c和d,外筒的外半徑為r0,在圓筒之外的足夠大的區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在兩極間加上電壓,使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場,一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子,從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點(diǎn)出發(fā),初速為零.如果該粒子經(jīng)過一段時間的運(yùn)動之后,恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S,則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少?(不計(jì)重力,整個裝置在真空中)

15-5-19

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15-5-18為云室中某粒子穿過鉛板P前后的軌跡.室中勻強(qiáng)磁場的方向與軌跡所在平面垂直(圖中垂直于紙面向里),由此可知此粒子(    )

15-5-18

A.一定帶正電                              B.一定帶負(fù)電

C.不帶電                                    D.可能帶正電,也可能帶負(fù)電

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在勻強(qiáng)磁場中有一帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動,當(dāng)它運(yùn)動到M點(diǎn),突然與一不帶電的靜止粒子碰撞合為一體,碰撞后的運(yùn)動軌跡是圖15-5-17中的(實(shí)線為原軌跡,虛線為碰后軌跡,且不計(jì)粒子的重力)(    )

15-5-17

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