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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∶1
B.1∶2
C.2∶1
D.1∶4
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C
试题分析:根据公式
可得
,,加速两种粒子情况下磁感应强度之比为:
,故选C
点评:关键是知道回旋加速器周期公式
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如图所示是一种简化磁约束示意图,可以将高能粒子约束起来.有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R
1
,外半径R
2
,被约束的粒子带正电,比荷
q
m
=4.0×10
7
C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.(请在答卷中简要作出粒子运动轨迹图)
(1)若内半径R
1
=1m,外半径R
2
=3m,要使从中间区域沿任何方向,速率v=4×
10
7
m/s的粒子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则磁场的磁感应强度B至少为多大?
(2)若内半径R
1
=
3
m,外半径R
2
=3m,磁感应强度B=0.5T,带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率v
m
是多少?
(3)若带电粒子以(2)问中最大速率v
m
从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第二次回到出发点所用的时间(结果可用分数表示或保留二位有效数字).
如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场B′,最终打在A
1
A
2
上.下列表述正确的是
A.粒子带负电
B.所有打在A
1
A
2
上的粒子,在磁场B′中运动时间都相同
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在A
1
A
2
上的位置越靠近P,粒子的比荷
越大
(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B
m
、f
m
,试讨论粒子能获得的最大动能E
㎞
。
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.1:1
B.1:3
C.2:1
D.1:2
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产生电荷量为q的某种正离子,离子产生时的速度很小,可以看作是静止的,离子经过电压U加速后形成离子流,然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上。实验测得,它在P上的位置到入口处S
1
的距离为a,离子流的电流为I。
(1)在时间t内到达照相底片P上的离子的数目为多少?
(2)这种离子的质量为多少?
关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是:
A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用
B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的
C.只有磁场才对带电粒子起加速作用
D.只有电场才对带电粒子起加速作用
如图所示是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(
)和氦核(
)。下列说法中正确的是( )
A.它们的最大速度相同
B.它们的最大动能相同
C.它们在D形盒中运动的周期相同
D.仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能
有一回旋加速器,两个D形盒的半径为R,两D形盒之间的高频电压为U,偏转磁场的磁感强度为B。如果一个α粒子和一个质子,都从加速器的中心开始被加速,试求它们从D形盒飞出时的速度之比。
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