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文档简介

第4讲

质谱仪、回旋加速器等组合场问题角度1

质谱仪及其拓展角度2

回旋加速器及其拓展角度3

组合场收集带电粒子跟踪训练备用习题组合场是指空间不同区域存在不重叠的多个电场或磁场，带电粒子依次通过这些区域，这类问题称作组合场问题，质谱仪和回旋加速器类问题都是属于组合场问题.求解组合场问题的基本思路：角度1

质谱仪及其拓展

角度2

回旋加速器及其拓展例2

1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动的特点，解决了粒子的加速问题.现在回旋加速器被广泛用于科学研究和医学设备中.回旋加速器的

技法点拨回旋加速器中,带电粒子在电场中加速,在磁场中回转,如图所示.

角度3

组合场收集带电粒子

(1)求进入圆形磁场中的粒子的速度大小;

(2)电容器不加电压时,求能从电容器中穿出的粒子数占总粒子数的比;

(3)两极板M、N之间加上如图乙所示的电压,要使接收板能接收到所有从平行板电容器中射出的粒子,则板的长度至少多长?

(4)当U=U0时,若接收板可以上下左右平移,要使接收板能接挡住所有从平行板电容器中射出的粒子,则板的长度至少为多长?[答案]0.4R

2.如图所示为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场,其中MN和M'N'是间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O',O'N'=ON=d,P为靶点,O'P=kd(k为大于1的整数),极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U.质量为m、带电荷量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O'进入磁场区域.当离子打到极板上O'N'区域(含N'点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求:(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;

(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;

(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间.

(1)求第二象限的磁场宽度d;

(2)求匀强电场的电场强度E的大小;

(1)

求进入圆形磁场中的粒子的速度大小；

(2)

两平行板间不加电压时，求能从两平行板间射出的粒子数

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