高中物理教学论文有关回旋加速器的高考题的解法.pdf
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1、用心爱心专心1 有关回旋加速器的高考题的解法 2009 年高考江苏省物理卷的第14 题,是一道有关 回旋加速器 的综合题 14.(16 分)1932 年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所 示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时 间可以忽略不计。 磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子, 质量为 m 、电荷量为 +q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相 对论效应和重力作用。 (1)求粒子第2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比; ( 2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ;
2、 ( 3)实际使用中, 磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器 磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最 大动能 E。 14.(1)设粒子第1 次经过狭缝后的半径为r1,速度为 v1 qu= 1 2 mv1 2 qv1B=m 2 1 1 v r 解得 1 12mU r Bq 同理,粒子第2 次经过狭缝后的半径 2 14mU r Bq 则 21 :2 :1rr (2)设粒子到出口处被加速了n 圈 用心爱心专心2 2 2 1 2 2 2 nqUmv v qvBm R m T qB tnT 解得 2 2 BR t U (3)加速电场的频率应等于粒子在磁场
3、中做圆周运动的频率,即 2 qB f m 当磁场感应强度为Bm 时,加速电场的频率应为 2 m B m qB f m 粒子的动能 21 2 K Emv 当 Bm f m f时,粒子的最大动能由Bm决定 2 m mm v qv Bm R 解得 222 2 m km q B R E m 当 Bm f m f时,粒子的最大动能由fmj 决定 2 mm vf R 解得 222 2 kmm EmfR 2005 年高考理科综合能力测试卷的第25 题,也是一道有关 回旋加速器 的综合题 , 题目 是: 用心爱心专心3 解(1)核反应方程为 HNHO 4 2 13 7 1 1 16 8 (2)设质子加速后的最
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