Question

【題目】歸納式探究-研究帶電粒子在回旋加速器中的運動：

（1）磁體周圍存在磁場，磁場的強弱用磁感應強度描述，用符號B表示，單位是特斯拉，符號是T．我們可以用磁感線的疏密程度形象地表示磁感應強度的大小．磁感應強度大的地方，磁感線密；磁感應強度小的地方，磁感線疏．

條形磁體外部的磁感線分布如圖甲所示，則a、b兩點磁感應強度較大的是 ．

磁感應強度的大小和方向處處相同的磁場叫做勻強磁場．

（2）回旋加速器的原理如圖乙所示，D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，被置于與盒面垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中，它們接在電壓一定的交流電源上，從D1的圓心O處釋放不同的帶電粒子（加速度可以忽略，重力不計），粒子在兩金屬盒之間被不斷加速，最終離開回旋加速器時，獲得一定的最大動能．改變帶電粒子質量為m，電荷量為q，磁感應強度B，金屬盒半徑R，帶電粒子的最大動能Ek隨之改變．得到數據如表：

次數	m/kg	q/C	B/T	R/m	Ek/J
1	3.2×10-27	1.6×10-19	1×10-2	1	4×10-16
2	6.4×10-27	1.6×10-19	1×10-2	1	2×10-16
3	3.2×10-27	4.8×10-19	1×10-2	1	36×10-16
4	6.4×10-27	1.6×10-19	2×10-2	1	8×10-16
5	1.6×10-27	1.6×10-19	1×10-2	3	72×10-16

①Ek= k ，其中k= （填上數值和單位）．

②對于同一帶電粒子．在不同的同旋加速器中，要獲得相同的最大動能，則金屬盒半徑R與磁感應強度B的關系可以用圖象中的圖線 表示．

Answer 1

【答案】（1）a；（2）①；0.5Jkg/（C2T2m2）；②c．

【解析】

試題分析：

我們可以用磁感線的疏密程度形象地表示磁感應強度的大小．磁感線密的地方，磁感線密；磁感應強度小的地方，磁感線疏．a點磁感線密，磁感線密。

(2)比較次數1和2，在q、B、R相同時，m變為原來的兩倍，Ek變為原來的1/2，可知動能Ek與質量m成反比；

比較次數1和2，在m、B、R相同時，q變為原來的3倍，Ek變為原來的9倍，可知動能Ek與q2成正比

比較次數2和4，在q、m、R相同時，B變為原來的兩倍，Ek變為原來的4倍，可知動能Ek與B2成正比

比較次數1和5，在q、B相同時，m變為原來的兩倍，R變為原來的3倍，Ek變為原來的18倍，可知動能Ek與R2成正比。

綜上所述：Ek= k將第一組使用數據代入解得，k=0.5Jkg/（C2T2m2）；

②由Ek= k，B=，對于同一帶電粒子．在不同的同旋加速器中去，q和m相同，要獲得相同的最大動能，則金屬盒半徑R與磁感應強度B的關系應成反比。C圖像符合要求。