Question

【題目】回旋加速器是加速帶電粒子的常用儀器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距極小，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖乙所示(俯視)．設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為＋q，該粒子從粒子源S進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì)，兩金屬盒狹縫處加高頻交變電壓，加速電壓大小U可視為不變，粒子重力不計(jì)，粒子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)等于回旋半周的次數(shù)，求：

(1)粒子在回旋加速器中經(jīng)過第一次加速可以達(dá)到的速度和第一次在磁場(chǎng)中的回旋半徑；

(2)粒子在第n次通過狹縫前后的半徑之比；

(3)粒子若能從上側(cè)邊緣的引出裝置處導(dǎo)出，則R與U、B、n之間應(yīng)滿足什么條件？

Answer 1

【答案】(1) ； ；(2) (3) ＝

【解析】(1)粒子在加速電場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

根據(jù)Uq＝

v1＝

根據(jù)

(2)根據(jù)nUq＝

vn＝

根據(jù)

粒子在第n次通過狹縫前后的半徑之比為

(3)根據(jù)

nUq＝

知vm＝.