美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，克服了多级直线 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

题型：专项题难度：来源：

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，克服了多级直线加速器的缺点，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步.如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A板和C板间，如图所示.带电粒子从P₀处以速度v₀沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是

[ ]
A．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
B．加速电场的方向不需要做周期性的变化
C．带电粒子每运动一周被加速两次
D．

答案

核心考点

试题【美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，克服了多级直线】；主要考察你对质谱仪等知识点的理解。[详细]

举一反三

不定项选择在回旋加速器内，带电粒子在半圆形盒内经过半个圆周所需要的时间与下列量有关的是（）
A．带电粒子运动的速度
B．带电粒子运动的轨迹半径
C．带电粒子的质量和电荷量
D．带电粒子的电荷量和动量

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在某回旋加速器中，磁场的磁感应强度为B，粒子源射出的粒子质量为m，电荷量为q，粒子的最大回旋半径为R_m，问：
(1)D形盒内有无电场？
(2)粒子在盒内做何种运动？
(3)所加交变电场的周期是多大？
(4)粒子离开加速器时能量是多大？
(5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需的时间。

题型：同步题难度：| 查看答案

一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子

加速到v，使它获得动能为E_k，则：
(1)能把α粒子

加速到速度为多少？
(2)能使α粒子获得的动能为多少？
(3)加速α粒子的交变电压频率与加速质子的交变电压频率之比为多少？

题型：同步题难度：| 查看答案

不定项选择1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。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．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场中获得能量

题型：北京同步题难度：| 查看答案

正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。
（1）PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高度质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程。
（2）PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。质子质量为m，电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。
（3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。

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