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  • 1. (2022·烟台模拟) 加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用,回旋加速器是其中的一种。如图是某回旋加速器的结构示意图,D1和D2是两个中空的、半径为R的半圆型金属盒,两盒之间窄缝的宽度为d,它们之间有一定的电势差U。两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+q的粒子,粒子每次经过窄缝都会被电场加速,之后进入磁场做匀速圆周运动,经过若干次加速后,粒子从金属盒D1边缘离开,忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子间的相互作用及相对论效应。

    1. (1) 求粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm
    2. (2) 在分析带电粒子的运动轨迹时,用Δd表示任意两条相邻轨迹间距,甲同学认为Δd不变,乙同学认为Δd逐渐变大,丙同学认为Δd逐渐减小,请通过计算分析哪位同学的判断是合理的;
    3. (3) 若该回旋加速器金属盒的半径R=1m,窄缝的宽度d=0.1cm,求粒子从A点开始运动到离开加速器的过程中,其在磁场中运动时间与在电场中运动时间之比。(结果保留两位有效数字)

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