题目内容

如图，是回旋加速器的原理示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并分别与高频的交流电相连，已知加速电压为U，D形金属盒的半径为R，两盒之间的狭逢距离为d，若O处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的质子在加速器中被加速（忽略粒子质量变化，不计重力），则下列判断正确的是（　　）
A．质子加速度的最大动能为
q2B2R2
2m
B．质子每次加速后经过D形盒间的狭缝轨道半径是加速前轨道半径的2倍
C．质子在电场与磁场中运动的总时间为t=
πBR2
2U
+d
2mN
qU
D．不改变磁感应强度B和交变电流的频率f，该回旋加速度器不能用于加速氘核

A、由qvmB=
mvm2
R
得R=
mvm
qB
?vm=
BqR
m
，粒子获得的最大动能Ekm=
1
2
mvm2=
q2B2R2
2m
，故A正确；
B、由动能定理可得△Ek=qU，可知每次加速动能增加相同，但速度增加不是相同，根据R=
mv
Bq
，可知，狭缝轨道半径不是加速前轨道半径的2倍，故B错误；
C、设粒子加速的次数为N，由动能定理可得：NqU=Ekm=
q2B2R2
2m
?N=
qB2R2
2mU
，故在磁场中运动的时间为：tB=
N
2
T=
qB2R2
4mU
×
2πm
Bq
=
πBR2
2U
，在电场中匀加速运动：Nd=
1
2
qU
md
t2E?tE=d
2mN
qU
，故在电磁场中运动的总时间为：t=
πBR2
2U
+d
2mN
qU
，故C正确；
D、加速粒子的周期等于交变电流的周期，故不改变磁感应强度B和交变电流的频率f，该回旋加速度器不能用于加速氘核，故D正确；
故选：ACD．
练习册系列答案
相关题目
如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，在边长为2R的正方形区域里也有匀强磁场．两个磁场的磁感应强度大小相同，两个相同的带电粒子以相同的速率分别从M、N两点射入匀强磁场．在M点射入的带电粒子，其速度方向指向圆心；在N点射入的带电粒子，速度方向与边界垂直，且N点为正方形边长的中点，则下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同
B．从M点射入的带电粒子可能先飞出磁场
C．从N点射入的带电粒子可能先飞出磁场
D．从N点射入的带电粒子不可能比M点射入的带电粒子先飞出磁场
如图所示，在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域．磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向里．一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面（垂直于磁场方向的平面）做速度大小为v的匀速圆周运动，重力加速度为g．
（1）求此区域内电场强度的大小和方向
（2）若某时刻微粒在场中运动到P点时，速度与水平方向的夹角为60°，且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径．求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离．
（3）当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的
1
2
（不计电场变化对原磁场的影响），且带电微粒能落至地面，求带电微粒落至地面时的速度大小．
如图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AC板间，虚线中间不需加电场，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，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子每运动一周被加速两次
B．带电粒子每运动一周P1P2=P3P4
C．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D．加速电场方向需要做周期性的变化
如图所示的平行板器件中．电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同．利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．若正离子（不计重力）以水平速度v=
E
B
射入速度选择器，则（　　）
A．正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B．正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C．仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D．仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
关于回旋粒子加速器，下列说法正确的是（　　）
①加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速
②加速器的半径越大粒子从加速器射出时能量越大
⑨加速电场的电压越大粒子从加速器射出时能量越大
④加速器中的磁感强度越大粒子从加速器射出时能量越大．
A．①②B．①③C．②③D．②④
图甲是回旋加速器的示意图，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，并分别与高频电源两极相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法正确的是

A．在Ek—t图中应有（t2-t1）＞（t3-t2）＞（t4-t3）＞……（tn-tn-1）
B．高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1
C．要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径
D．在磁感应强度B、“D”形盒半径R、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如下图所示，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．离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
B．回旋加速器只能用来加速正离子
C．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D．离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等
质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则
A．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小
B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大
C．只要x相同，对应的离子质量一定相同
D．x相同，对应的离子的比荷可能不相等

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