某回旋加速器的两个半圆金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,两金属盒间存在交变电场,用其加速质子。已知金属盒的半径...
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某回旋加速器的两个半圆金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,两金属盒间存在交变电场,用其加速质子。已知金属盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B,金属盒间缝隙的加速电压为U,质子的质量为m,电荷量为q。求
(1)交变电场的频率f;
(2)质子加速完毕出*时的动能Ek;
(3)质子在回旋加速器中运动的圈数n。
【回答】
(1)
(2)
(3)
【详解】
质子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
联立可得
(2) 洛伦兹力提供向心力,当半径最大时,对应的速度最大,动能最大,最大半径为R
联立可得
质子在磁场中每转一圈加速两次,获得能量为2Uq,设质子在回旋加速器中运动的圈数n,则有
将代入可得
知识点:质谱仪与回旋加速器
题型:解答题
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