研究带电粒子在回旋加速器中的运动VIP免费

（2014•青岛）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a．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E1随之改变．得到数据如表：次数m/kgq/CB/TR/mEk/J13.2×1027﹣1.6×1019﹣1×102﹣14×1016﹣26.4×1027﹣1.6×1019﹣1×102﹣12×1016﹣33.2×1027﹣4.8×1019﹣1×102﹣136×1016﹣46.4×1027﹣1.6×1019﹣2×102﹣18×1016﹣51.6×1027﹣1.6×1019﹣1×102﹣372×1016﹣①Ek=k，其中k=0.5J•kg/（C2•T2•m2）（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c表示．考点：控制变量法与探究性实验方案．专题：探究型实验综合题．分析：（1）认真审题，根据题意分析图甲所示情景答题．（2）应用控制变量法分析表中实验数据，根据表中实验数据得出结论；根据动能的函数表达式分析答题．解答：解：（1）由题意可知，磁感线密集的地方磁感应强度大，磁感线稀疏的地方磁感应强度小，由图甲所示可知，a处磁感线密度，a点磁感应强度较大．（2）①由表中2、4两组实验数据刻度值，在m、q、R相同的情况下，磁感应强度变为原来的2倍，动能变为原来的4倍，由此可知，动能与磁感应强度B的平方成正比，由表中1、3两组实验数据可知，在m、B、R相同的情况下，电荷量变为原来的3倍，动能变为原来的9倍，由此可知，动能与电荷量q的平方成正比，由表中1、2两组实验数据可知，在q、B、R相同的情况下，质量变为原来的2倍，动能变为原来的一半，由此可知，动能与质量m成反比，由表中1、5两组实验数据可知，q、B相同，质量变为原来的一半，半径变为原来的3倍，动能变为原来的18倍，则动能与半径R的平方成正比，由以上分析可知：EK=k，把第一组使用数据代入解得，k=0.5J•kg/（C2•T2•m2）；②对于同一带电粒子，在不同的同旋加速器中，q、m相同，B、R不同，由EK=k可知，BR=，由此可知，B与R成反比，由图丙所示图象可知，图线c正确；故答案为：（1）a；（2）①；0.5J•kg/（C2•T2•m2）；②c．点评：本题考查了判断磁感应强度大小、实验数据分析，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题，掌握应用控制变量法是正确解题的关键．