回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒.两盒分别和一高频交流电源两极相连,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,粒子源置于盒的圆心附近.若粒子源射出的离子电荷量为q、质量为m,粒子最大回旋半径为Rm,其运动轨迹如图5所示,问:
图5
(1)盒内有无电场?
(2)粒子在盒内做何种运动?
(3)所加交流电频率应是多大?粒子角速度为多大?
(4)粒子离开加速器时速度为多大?最大动能为多少?
(5)设两D形盒间电场的电势差为U,盒间距离为d,其电场均匀,求加速到上述能量所需的时间.
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