题目内容

用回旋加速器分别加速粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（   ）
A．1：1B．1:3C．2:1D．1：2
D

试题分析：解决本题的关键是知道回旋加速器中，加速电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等．
带电粒子在磁场中的运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，又，所以在磁场中运动的周期，因此粒子和质子在磁场中运动的周期之比为，因为在回旋加速器中，加速电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等，故加在两个D形盒间的交变电压的频率之比为，所以选D．
练习册系列答案
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如图所示，abcd为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界边长为L，三个粒子以相同的速度从a点沿ac方向射入，粒子1从b点射出，粒子2从c点射出，粒子3从cd边垂直于磁场边界射出，不考虑粒子的重力和离子间的相互作用．根据以上信息，可以确定（　　）
A．粒子1带负电，粒子2不带电，粒子3带正电
B．粒子1和粒子3的比荷之比为2：1
C．粒子1和粒子2在磁场中运动时间之比为4：1
D．粒子3的射出位置与d点相距
L
2
如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（    ）
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
（10分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图中为回旋加速器的示意图。D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出。已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d。设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：

（1）带电粒子能被加速的最大动能Ek；
（2）带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径；
（3）若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率。
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
一回旋加速器，当电场的频率一定时，加速α粒子的磁感应强度和加速质子的磁感应强度之比为(　　)
A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶4
如图有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域I和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域I中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正子具有相同的    (   )
A．速度B．质量
C．电荷D．比荷
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断（   ）
A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
C．只要x相同，则离子的荷质比一定相同
D．只要x相同，则离子质量一定相同
如图为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．滤速器中场强E方向向下，磁感强度的方向垂直纸面向里，分离器中磁感强度的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和入射，若，不计重力，则分别打在四点的离子分别是　[　　]
A．甲乙丙丁B．甲丁乙丙
C．丙丁乙甲D．甲乙丁丙
 

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