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题型:综合题 题类:常考题 难易度:普通

辽宁省多校联盟2019-2020学年高一下学期物理期末考试试卷

科学家在研究原子核的结构时,采用了高速运动的亚原子粒子去轰击原子核。早在1906年,卢瑟福就利用放射性物质释放的高速 粒子来轰击物质( 粒子即为氦原子核)。1919年他成功地从氮原子核中打出了质子,使氮原子核变成氧原子核。然而使用天然产生的 粒子作为轰击物,有很大的局限性。带正电的 粒子与带正电的原子核相互排斥,要消耗很大的能量;而天然产生的带电粒子的能量是有限的。为了得到更高能量的带电粒子,物理学家们开始尝试设计一种产生高能量带电粒子的实验设备——加速器。我们知道电场可以使带电粒子加速,增加带电粒子的能量。

(1)、如图一所示,这就是早期的加速器的原理。若设该加速器两板间电压为 ,两板间距为 ,求一初速度可忽略不计的 粒子通过该加速器所获得的能量?(已知一个质子的电荷量为
(2)、这种加速器可以通过增加电极间的电压来提高粒子加速的能量,但这种加速器的发展受到高压绝缘的限制。(电压太大,电介质会被击穿)。因此,人们就想利用较低的电压,采用多级加速使粒子加速到高能量。如图二甲所示,N个长度逐个增大的金属圆筒和一个靶,它们沿轴线排列成一串,(图中只画出了六个圆筒,作为示意)。各筒和靶相间地连接到如图二乙所示周期为T、电压值为 的高频方波电源的两端。整个装置放在高真空容器中,圆筒的两底面中心开有小孔。带电粒子沿轴线射入圆筒,并将在圆筒间及圆筒与靶间的缝隙处受到电场力的作用而加速(设圆筒内部没有电场)。缝隙的宽度很小,粒子穿过缝隙的时间可以不计。求:为使初动能为 、质量为m的 粒子打到靶时获得最大能量,各个圆筒的长度应满足什么条件?
举一反三
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