2019-2020年高二物理 第15單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、回旋加速器)(有解析) 大綱人教版.doc
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2019-2020年高二物理 第15單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、回旋加速器)(有解析) 大綱人教版 基礎(chǔ)鞏固 1.回旋加速器主要是由________、________、______________________等幾個(gè)部分組成. 答案:圓柱形磁極 兩個(gè)D形盒 高頻交變電源粒子源和引出裝置 2.回旋加速器的工作原理是________________________________________________. 答案:利用帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力做圓周運(yùn)動(dòng),而每半個(gè)周期被電場(chǎng)加速一次,依次往復(fù),可以達(dá)到很高的速率 3.目前,加速器類(lèi)別有_____________、_______________、______________、__________. 答案:回旋加速器 同步加速器 電子感應(yīng)加速器 高能粒子加速器 4.目前世界上最大的質(zhì)子同步加速器,能使質(zhì)子的能量達(dá)到11012eV.我國(guó)在1989年初投入運(yùn)行的高能粒子加速器是________,它能使電子束流的能量達(dá)到(28+28)108eV. 答案:北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) 5.回旋加速器是怎樣實(shí)現(xiàn)每半周加速一次的? 答案:粒子受洛倫茲力做圓周運(yùn)動(dòng)的周期,只要使高頻交變電場(chǎng)的周期與之相同,即可正好趕上適合的電場(chǎng)方向而被加速. 6.簡(jiǎn)談回旋加速器的發(fā)展歷史. 答案:加速器的發(fā)展經(jīng)歷直線加速器(高壓電源的電勢(shì)差)——回旋加速器(磁場(chǎng)力做圓周運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力加速)——電子感應(yīng)加速器——正負(fù)電子對(duì)撞機(jī),發(fā)展軌跡沿高能、高速方向發(fā)展. 綜合應(yīng)用 7.回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器,工作原理如圖15-6-11所示.下列說(shuō)法正確的是 ( ?。? 圖15-6-11[ A.粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.粒子由A0運(yùn)動(dòng)到A1比粒子由A2運(yùn)動(dòng)到A3所用時(shí)間少 C.粒子的軌道半徑與它的速率成正比 D.粒子的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)速率成正比 解析:本題考查回旋加速器的工作原理.粒子在電場(chǎng)中加速,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期不變,半徑隨速率的增大而增大.答案:AC 8.一個(gè)質(zhì)子、一個(gè)α粒子,垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng):(1)若兩者是從靜止經(jīng)同一電壓加速后射入磁場(chǎng)中,則回旋半徑之比為_(kāi)______;(2)若兩者以相同的動(dòng)能進(jìn)入磁場(chǎng),則回旋半徑之比為_(kāi)______;(3)若兩者以相同的動(dòng)量進(jìn)入磁場(chǎng),則回旋半徑之比為_(kāi)______;(4)若兩者以相同的速度進(jìn)入磁場(chǎng),則回旋半徑之比為_(kāi)______ 解析:(1)兩粒子經(jīng)電場(chǎng)加速時(shí),qU=mv2-0,,由 所以. (2)由p2=2mEk,,由,所以 . (3)由,由于動(dòng)量相同,二者的半徑相比,動(dòng)量和B都消掉,所以,.(4)由,由于v相同,二者的半徑相比v和B都消掉, . 答案:1∶ 1∶1 2∶1 1∶2 9.現(xiàn)要利用回旋加速器對(duì)質(zhì)量為m的帶電粒子進(jìn)行加速,已知該粒子帶電荷量為Q,初速度為v,求所加交變電場(chǎng)的周期及粒子速度達(dá)vt時(shí),電場(chǎng)力所做的功(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B). 解析:帶電粒子在回旋加速器中被加速時(shí),只有電場(chǎng)力做功,而引起動(dòng)能的增加.由動(dòng)能定理有 W=mvt2-mv02=m(vt2-v02) 所以交變電場(chǎng)的周期應(yīng)等于帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T 即. 10.(全國(guó)理綜Ⅱ)如圖15-6-12所示,在x<0與x>0的區(qū)域中,存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里,且B1>B2.一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出,要使該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后又經(jīng)過(guò)O點(diǎn),B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件? 圖15-6-12 解析:粒子在整個(gè)過(guò)程中的速度大小恒為v,交替地在xy平面內(nèi)B1與B2磁場(chǎng)區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道都是半個(gè)圓周.設(shè)粒子的質(zhì)量和電荷量的大小分別為m和q,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1和r2,有 ① ② 現(xiàn)分析粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,如圖所示,在xy平面內(nèi),粒子先沿半徑為r1的半圓C1運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸上離O點(diǎn)距離為2r1的A點(diǎn),接著沿半徑為r2的半圓D1運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸上的O1點(diǎn),OO 1的距離d=2(r2-r1) ③此后,粒子每經(jīng)歷一次“回旋”(即從y軸出發(fā)沿半徑為r1的半圓和半徑為r2的半圓回到原點(diǎn)下方的y軸),粒子的y坐標(biāo)就減小d,設(shè)粒子經(jīng)過(guò)n次回旋后與y軸交于O n點(diǎn).若OOn即nd滿足 nd=2r1 ④ 由③④解得 ,n=1,2,3… ⑤ 聯(lián)立①②⑤式可得B1、B2應(yīng)滿足的條件 ,n=1,2,3… ⑥- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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