回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连的两个D形金属盒，两盒间狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在每次通过狭缝时都能得到加速 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连的两个D形金属盒，两盒间狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在每次通过狭缝时都能得到加速，两D形盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中。如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子射出时的动能（电荷量为q、质量为m，不计重力），则下列方法中正确的是

[ ]
A．增大匀强电场间的加速电压U
B．适当增大狭缝间的距离d
C．增大磁场的磁感应强度B
D．增大D形金属盒的半径R

答案

核心考点

试题【回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连的两个D形金属盒，两盒间狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在每次通过狭缝时都能得到加速】；主要考察你对质谱仪等知识点的理解。[详细]

举一反三

回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子由加速器的中心附近进入加速器，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核和α粒子（氚核和α粒子质量比为3：4，电荷量之比为1：2），则以下说法正确的是

[ ]
A．加速α粒子的交流电源的周期较大，α粒子获得的最大动能较小
B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小
C．若增大加速电压，氚核获得的最大动能增大
D．若增大加速电压，氚核在加速器中运动的总时间变短

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20世纪40年代，我国物理学家朱洪元先生提出，电子在加速器中会发出“同步辐射光”，光的频率是电子的回转频率的n倍，现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中，设同步辐射光的频率为f，电子质量为m，电荷量为e，则加速器磁场的磁感应强度B的大小为____________；若电子的回转半径为R，则它的速率为____________。

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回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近（缝隙的宽度远小于盒半径），分别和高频交流电源相连接，使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，粒子通过两盒的缝隙时反复被加速，直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。若D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度为B。设两D形盒之间所加的交流电压的最大值为U，被加速的粒子为α粒子，其质量为m、电量为q。α粒子从D形盒中央开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后，α粒子从D形盒边缘被引出。求：
（1）α粒子被加速后获得的最大动能Ek；
（2）α粒子在第n次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与紧接着第n+1次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比；
（3）α粒子在回旋加速器中运动的时间；
（4）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核获得与α粒子相同的动能，请你通过分析，提出一个简单可行的办法。

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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，图为俯视图乙。回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒装在真空容器中，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在场，且与D形盒盒面垂直。两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。D形盒半径为R，磁场的磁感应强度为B。设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计。质子质量为m、电荷量为+q。加速器接一定涉率高频交流电源，其电压为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入D形盒运动轨道的半径r₁；
（2）求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t；
（3）如果使用这台回旋加速器加速α粒子，需要进行怎样的改动？请写出必要的分析及推理。

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三个电子各具有与磁场方向垂直的速度v、2v、3v，则它们在同一匀强磁场中回旋的半径之比和频率之比为[ ]
A．1∶2∶3，1∶2∶3
B．1∶2∶3，1∶1∶1
C．1∶1∶1，1∶2∶3
D．1∶1∶1，1∶1∶1

题型：0107 模拟题难度：| 查看答案

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