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  • 更新 2022-09-03
  • 科目 物理
  • 题型 解答题
  • 难度 较难
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同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型。MN为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为m、电荷量为+q的粒子A(不计重力)从M板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当A进入板间,两板的电势差变为U,粒子得到加速,当A离开N板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,A在磁场作用下做半径为R的圆周运动,R远大于板间距离,A经电场多次加速,动能不断增大,为使R保持不变,磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求

(1)A运动第1周时磁场的磁感应强度B1的大小;

(2)在A运动第n周的时间内电场力做功的平均功率Pn

(3)若有一个质量也为m、电荷量为+kq(k为大于1的整数)的粒子B(不计重力)与A同时从M板小孔飘入板间,A、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示AB的运动轨迹。在B的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映AB的运动轨迹,并经推导说明理由。


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同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图