Консультация № 181741
04.01.2011, 21:34
0.00 руб.
0 4 2
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу Вас ответить на следующий вопрос:

Внутренний диаметр дуантов циклотрона d = 1,000 м. Индукция магнитного поля B = 1,20 Тл. Ускоряющее напряжение U = 100 кВ. Найти:
a) Максимальную энергию W, до которой могут быть ускорены в этом циклотроне протоны, и конечную скорость v, приобретаемую протонами,
b) Время τ, в течение которого длится процесс ускорения,
c) Приближенное значение пути s, проходимого протонами за это время.
(Ответ: а) W=B2e2d2/(8mp)=17 МэВ, υ=Bed/2 mp=5,8•107 м/с, б) τ=Bπd2/8U=4,7 мкс, в) s=0,131n=1172[$8721$] =198 м)

Обсуждение

давно
Академик
324866
619
07.01.2011, 12:58
общий
это ответ
Здравствуйте, Евгения!
a) Радиус окружности, описываемой протонами в циклотроне ограничен его внутренними размерами:
Rmax=d/2
Радиус окружности в случае, когда скорость частицы перпендикулярна индукции магнитного поля равен:
R=m*v/(q*B) {Формула получена из следующих соотношений: Fл=qvB=ma=mv2/R}
С учетом размеров циклотрона получаем:
d/2=m*vmax/(e*B)
vmax=d*e*B/(2*m)
Тогда
Tmax=m*vmax2/2=d2*e2*B2/(8*m)
Вычислим искомые величины:
vmax=1*1.6*10-19*1.2/(2*1.67*10-27)[$8776$]0.575*108 (м/с)=5.75*107 (м/с)
Tmax=12*1.62*10-38*1.22/(8*1.67*10-27)[$8776$]0.172*108 (эВ)=17.2 (МэВ)
б) Период не зависит от величины скорости. Поэтому полное время процесса ускорения равно N полупериодам вращения, где N - число актов ускорения частицы в промежутке между дуантами. По закону сохранения энергии:
[$916$]T=e*U - приращение кинетической энергии за один акт ускорения. Тогда
N=Tmax/(e*U)
а искомое время
t=N*T/2=Tmax/(e*U)*п*m/(e*B)=d2*e2*B2/(9*m)*п*m/(e*B)=п*B*d2/(8*U) {T=2пR/v=2*п*m/(e*B)}
Вычислим искомую величину:
t=3.14*1.2*1/(8*105)=0.471*10-5 (с)=4.71 (мкс)
в) Приближенное значение пути, проходимого протонами за это время, складывается из длин полуокружностей различного радиуса, описываемых протонами в двух дуантах циклотрона.
5
Спасибо!
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
07.01.2011, 17:28
общий
это ответ
Здравствуйте, Евгения!

Предлагаю Вам следующее решение задачи.



Как видите, по двум пунктам полученные ответы совпали с указанными Вами, а по одному - не совпал. Ошибки в выкладках я не нашёл...

С уважением.
5
Спасибо!!!!
Об авторе:
Facta loquuntur.
Неизвестный
09.01.2011, 22:32
общий
Здравствуйте Евгения. Скажите пожалуйста с какого сборника эта задача?
Неизвестный
09.01.2011, 23:07
общий
Здравствуйте! Автор Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по физике.
Форма ответа