迴旋加速器是利用磁場和電場共同作用對帶電粒子進行加速的儀器。現在有一個研究小組對迴旋加速器進行研究。研究小組成...

問題詳情：

迴旋加速器是利用磁場和電場共同作用對帶電粒子進行加速的儀器。現在有一個研究小組對迴旋加速器進行研究。研究小組成員分工合作，測量了真空中的D形盒的半徑為R，磁感應強度方向垂直加速器向裏，大小為B1，要加速粒子的電荷量為q，質量為m，電場的電壓大小為U。幫助小組成員完成下列計算：

（1）本回旋加速器能將電荷加速到的最大速度是？

（2）求要達到最大速度，粒子要經過多少次電場加速？

（3）研究小組成員根據磁場中電荷偏轉的規律設計瞭如圖乙的引出裝置。在原有迴旋加速器外面加裝一個圓環，在這個圓環區內加垂直加速器向裏的磁場B2，讓帶電粒子在加速器邊緣恰好能偏轉至圓環區域外邊緣加以引導。求圓環區域所加磁場的磁感應強度B2？

【回答】

(1) ;（2）;(3)

【詳解】

（1）粒子在磁場中運動時滿足：

當被加速的速度達到最大時滿足：

r=R

則解得

（2）粒子在電場中被加速，每次經過電場時得到的能量為Uq，則：

解得

（3）由左手定則可知，粒子帶負電；要想使得帶電粒子在加速器邊緣恰好能偏轉至圓環區域外邊緣，則粒子運動的軌道半徑

 ；

由

解得

知識點：帶電粒子在勻強磁場中的運動

題型：解答題