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题目
题型:不详难度:来源:
回旋加速器主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示。在粒子质量不变和D形盒外径R固定的情况下,下列说法正确的是(     )
A.粒子每次在磁场中偏转的时间随着加速次数的增加而增大
B.粒子在电场中加速时每次获得的能量相同
C.增大高频交流的电压,则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能
D.将磁感应强度B减小,则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能

答案
B
解析

试题分析:粒子在匀强磁场中偏转的时间都是周期的一半,而粒子的周期,与速度无关,所以粒子每次在磁场中偏转的时间一样长,A错;粒子在电场中加速时每次获得的能量都等于电场力做的功,即,B正确;粒子最后偏转出D形盒时满足轨道半径等于D形盒半径,即,电压只是改变粒子的加速次数或运动(圈数)时间,C错;回旋加速器要求交流电周期与粒子圆周运动周期一致,改变磁感应强度B意味着改变粒子的周期()和交流电周期,且减小B会使粒子最后偏转出D形盒时的动能变小,D错。
核心考点
试题【回旋加速器主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示。在】;主要考察你对质谱仪等知识点的理解。[详细]
举一反三
右图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是(    )
A.高频电的变化周期应该等于tn-tn-1
B.在EK-t图象中t4-t3=t3-t2=t2-t1
C.粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大
D.不同粒子获得的最大动能都相等

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如图,甲图是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如乙图所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是 (     ) 
A.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-2
B.在EK-t图象中t4-t3=t3-t2=t2-t1
C.粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大
D.不同粒子获得的最大动能都相同

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(16分)1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。

(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ;
(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能E
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(14分)1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。某型号的回旋加速器的工作原理如图(甲)所示,图(乙)为俯视图。回旋加速器的核心部分为两个D形盒,分别为D1、D2。D形盒装在真空容器里,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强磁场,且与D形盒底面垂直。两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B。设质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计。质子质量为m、电荷量为+q。加速器接入一定频率的高频交变电源,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
 
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒时的速度大小v1
(2)求质子第1次经过狭缝被加速后进人D2盒后运动的轨道半径r1
(3)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t。
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1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如下图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙.下列说法正确的是
A.离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
B.回旋加速器只能用来加速正离子
C.离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D.离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等

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