问题 实验题

归纳式探究-研究带电粒子在回旋加速器中的运动:

(1)磁体周围存在磁场,磁场的强弱用磁感应强度描述,用符号B表示,单位是特斯拉,符号是T.我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小.磁感应强度大的地方,磁感线密;磁感应强度小的地方,磁感线疏.

条形磁体外部的磁感线分布如图甲所示,则a、b两点磁感应强度较大的是  

磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场.

(2)回旋加速器的原理如图乙所示,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中,它们接在电压一定的交流电源上,从D1的圆心O处释放不同的带电粒子(加速度可以忽略,重力不计),粒子在两金属盒之间被不断加速,最终离开回旋加速器时,获得一定的最大动能.改变带电粒子质量为m,电荷量为q,磁感应强度B,金属盒半径R,带电粒子的最大动能Ek随之改变.得到数据如表:

 次数 m/kgq/C  B/T R/mEk/J 
 13.2×10-271.6×10-191×10-214×10-16
 26.4×10-271.6×10-191×10-212×10-16
 33.2×10-274.8×10-191×10-2136×10-16
 46.4×10-271.6×10-192×10-218×10-16
 51.6×10-271.6×10-191×10-2372×10-16
①Ek= k   ,其中k=    (填上数值和单位).

②对于同一带电粒子.在不同的同旋加速器中,要获得相同的最大动能,则金属盒半径R与磁感应强度B的关系可以用图象中的图线   表示.

答案

(1)a;(2)①;0.5J•kg/(C2•T2•m2);②c.

题目分析:

我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小.磁感线密的地方,磁感线密;磁感应强度小的地方,磁感线疏.a点磁感线密,磁感线密。

(2)比较次数1和2,在q、B、R相同时,m变为原来的两倍,Ek变为原来的1/2,可知动能Ek与质量m成反比;

比较次数1和2,在m、B、R相同时,q变为原来的3倍,Ek变为原来的9倍,可知动能Ek与q2成正比

比较次数2和4,在q、m、R相同时,B变为原来的两倍,Ek变为原来的4倍,可知动能Ek与B2成正比

比较次数1和5,在q、B相同时,m变为原来的两倍,R变为原来的3倍,Ek变为原来的18倍,可知动能Ek与R2成正比。

综上所述:Ek= k将第一组使用数据代入解得,k=0.5J•kg/(C2•T2•m2);

②由Ek= k,B=,对于同一带电粒子.在不同的同旋加速器中去,q和m相同,要获得相同的最大动能,则金属盒半径R与磁感应强度B的关系应成反比。C图像符合要求。

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