*科学家2015年10月宣布*将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键...

问题详情：

*科学家2015年10月宣布*将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放*治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。

如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为，进入漂移管E时速度为，电源频率为，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取。求：

（1）漂移管B的长度；

（2）相邻漂移管间的加速电压。

【回答】

（1）设高频脉冲电源的频率为f，周期为T；质子在每个漂移管中运动的时间为t；质子进入漂移管B时速度为；漂移管B的长度为 。则

                                        ①

                                        ②

                                      ③

联立①②③式并代入数据得

                                    ④

（2）设质子的电荷量为q，质量为m，荷质比为e；质子进入漂移管B时动能为；质子进入漂移管E时速度为，动能为；质子从漂移管B运动到漂移管E，动能的增加量为；质子每次在相邻漂移管间被电场加速，电场的电压为U，所做的功为W。则

                                        ⑤

                                   ⑥

                                   ⑦

                                ⑧

                                       ⑨

质子从漂移管B运动到漂移管E共被电场加速3次，根据动能定理有

                                    ⑩

联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式并代入数据得

                                   ⑪

答：（1）漂移管B的长度为0.4 m

（2）相邻漂移管间的加速电压为6×104 V。

知识点：专题六 电场和磁场

题型：计算题