回旋加速器D形盒的半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)質(zhì)量了m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開(kāi)始加速。

（1）求該回旋加速器所加交變電場(chǎng)的頻率；
（2）求粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能；
（3）有同學(xué)想自利用該回旋加速器直接對(duì)質(zhì)量為m、電量為2q的粒子加速。能行嗎？行，說(shuō)明理由；不行，提出改進(jìn)方案.

(1)        (2)    (3)不行，方法一：改變交流電的頻率改為原來(lái)的2倍
方法二：改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度改為原來(lái)的一半   

解析試題分析：(1)帶電粒子在回旋加速器中要實(shí)驗(yàn)回旋加速要求D形盒間電場(chǎng)的變化周期等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，即，所以   （4分）
(2)當(dāng)粒子的軌道半徑增大到等于D形盒半徑時(shí)，粒子將飛出加速器，此時(shí)速度最大，所以當(dāng)帶電粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)：           
所以      （4分）
(3) 質(zhì)量為m、電量為2q的粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與盒間電場(chǎng)變化的周期不同，所以不能用該回旋加速器直接對(duì)質(zhì)量為m、電量為2q的粒子加速。改進(jìn)方案：
方法一:改變交流電的頻率改為原來(lái)的2倍
方法二:改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度改為原來(lái)的一半        （4分）
(說(shuō)出一種方法即可)
考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，意在考查學(xué)生的綜合分析能力。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分）以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿負(fù)x方向射入磁場(chǎng)，它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿正y方向飛出。

（1）請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷；
（2）若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的
大小變?yōu)锽′，該粒子仍從 A處以相同的速度射入磁場(chǎng)，
但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60°角，
求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′多大？此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)
間 t是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q，不計(jì)重力的帶電粒子，從x軸上的P(a,0)點(diǎn)，以速度v沿與x軸正方向成60°角射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。

（1）判斷粒子的電性；
（2）求：勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和粒子通過(guò)第一象限的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形區(qū)域的左邊界ad寬為L(zhǎng)，現(xiàn)從ad中點(diǎn)O垂直于磁場(chǎng)射入一帶電粒子，速度大小為v0方向與ad邊夾角為30°，如圖所示。已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m（重力不計(jì)）。

（1）若粒子帶負(fù)電，且恰能從d點(diǎn)射出磁場(chǎng)，求v0的大小；
（2）若粒子帶正電，使粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)，求v0的取值范圍以及引范圍內(nèi)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的范圍。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在x軸的上方（y＞0的空間內(nèi)）存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)不計(jì)重力的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成45°角，若粒子的質(zhì)量為m，電量為q，求：

（1）該粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（l0分）磁聚焦被廣泛的應(yīng)用在電真空器件中，如圖所示，在坐標(biāo)中存在有界的勻強(qiáng)聚焦磁場(chǎng)，方向垂直坐標(biāo)平面向外，磁場(chǎng)邊界PQ直線與x軸平行，距x軸的距離為，邊界POQ的曲線方程為。且方程對(duì)稱y軸，在坐標(biāo)x軸上A處有一粒子源，向著不同方向射出大量質(zhì)量均為m、電量均為q的帶正電粒子，所有粒子的初速度大小相同均為v，粒子通過(guò)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后都會(huì)聚焦在x軸上的F點(diǎn)．已知A點(diǎn)坐標(biāo)為（－a，0），F(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)為（a，0）．不計(jì)粒子所受重力和相互作用求：

（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸的夾角為多大時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，最長(zhǎng)對(duì)間為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（16分)在如圖所示的xoy坐標(biāo)系中，y>0的區(qū)域內(nèi)存在著沿y軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，y<0的區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一帶電粒子從y軸上的P(0，h)點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度射出，恰好能通過(guò)x軸上的D(d，0)點(diǎn)．己知帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電量為-q．h、d、q均大于0．不計(jì)重力的影響．

（1）若粒子只在電場(chǎng)作用下直接到達(dá)D點(diǎn)，求粒子初速度的大小；
（2）若粒子在第二次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)到達(dá)D點(diǎn)，求粒子初速度的大小
（3）若粒子在從電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)到達(dá)D點(diǎn)，求粒子初速度的大小；

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，鉛盒內(nèi)放有某種具有放射性的礦物，開(kāi)始時(shí)其中有、兩種放射性元素同位素原子核．其中會(huì)自發(fā)的放出某種粒子x后變成并不再變化，發(fā)生6次α衰變和4次β衰變后變成一種穩(wěn)定的原子核y．由于碰撞和其他原因，粒子x和α、β粒子從鉛盒的小孔射出時(shí)的速度可以在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變化．這些粒子射出后由小孔O，垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的進(jìn)入一個(gè)電磁場(chǎng)共存的區(qū)域，其中電場(chǎng)強(qiáng)度大小E1，方向水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1，方向垂直于紙面向里．部分粒子能沿直線由小孔射出，由A點(diǎn)垂直磁場(chǎng)、垂直于邊界射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)在粒子初速度方向上的寬度為d，垂直初速度方向足夠大．在磁場(chǎng)的邊界上鋪有一層感光底片從射入的粒子最終打在1、2、3三點(diǎn)．設(shè)電子質(zhì)量為m，電量為e，α粒子質(zhì)量為7200m．求：

（1）粒子x是什么？寫(xiě)出變化成的核反應(yīng)方程；原子核y是什么？
（2）試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明打在1、2、3三點(diǎn)的分別是什么粒子．
（3）2點(diǎn)到正對(duì)面B點(diǎn)的距離是多少？
（4）若要三種粒子均不打在感光底片上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的最小值為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

如圖甲所示，面積為S=1m2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面向里的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示(B取向里方向?yàn)檎?，以下說(shuō)法中正確的是

A．環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B．環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C．環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為1V D．環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2V

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