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用来加速带电粒子的回旋加速器，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图所示，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．伴随粒子动能变大，应有（t2-t1）＞（t3-t2）＞（t4-t3）
B．高频电源的变化周期应该等于2（tn-tn-1）
C．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径
D．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

A、根据周期公式T=
2πm
qB
知，粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以t4-t3=t3-t2=t2-t1．故A错误．
B、交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tn-tn-1），故B正确；
C、根据半径公式r=
mv
qB
知，v=
qBr
m
，则粒子的最大动能Ek=
1
2
mv2=
q2B2r2
2m
，与加速的次数无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关．故C正确，D错误．
故选：BC．
练习册系列答案
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如图所示，再第二象限和第四象限的正方形区域内分别存在着面积相同的匀强磁场，磁感应强度均为B，方向相反，且都垂直与xoy平面；在第一象限内存在着平行与xoy平，沿x轴方向的匀强磁场（图中没有画出）；一电子由P（-d，d）点，沿x轴正方向射入磁场区域Ⅰ．（电子质量为m，电荷量为e，sin53°=0.8）
（1）若电子离开磁场区域Ⅰ后直接进入第三象限，求入射速度的范围；
（2）若电子从（0，
d
2
）位置射出磁场Ⅰ，接着通过第一象限后直接垂直与x轴方向进入磁场Ⅱ，求场强度E的大小及方向；
（3）求第（2）问中电子离开磁场Ⅱ时的位置坐标．
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R1，外半径R2，被约束的粒子带正电，比荷
q
m
=4.0×107C/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R1=1m，外半径R2=3m，要使从中间区域沿任何方向，速率v=4×
107m/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R1=
3
m，外半径R2=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vm是多少？
（3）若带电粒子以（2）问中最大速率vm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）．
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源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（　　）
A．减小磁场的磁感应强度
B．增大匀强电场间的加速电压
C．增大D形金属盒的半径
D．减小狭缝间的距离
关于回旋加速器，下述说法中不正确是（　　）
A．电场的作用是使带电粒子加速，动能增大
B．电场和磁场交替使带电粒子加速
C．磁场的作用是使带电粒子在磁场中回旋，获得多次被加速的机会
D．D形盒的半径越大，射出的带电粒子获得的能量越多
质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要装置，在科学研究中具有重要应用．如图所示的是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷量相同但质量不同的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，方向垂直纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为x，粒子所带电荷量为q，且不计重力．则以下判断正确的是（　　）
A．该束带电粒子的电性均相同，且均带正电
B．该束带电粒子的电性均相同，且均带负电
C．该束带电粒子的速度均相同，且均为
U
B1d
D．打在a、b两点的粒子的质量之差△m=
B1B2qdx
2U
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A1A2上．下列表述正确的是

A．粒子带负电
B．所有打在A1A2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A1A2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Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。
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

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