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题型: 多选题
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多选题

回旋加速器的核心部分如图所示,两个D形盒分别与交变电源的两极相连.下列说法正确的是(  )

AD形盒之间电场力使粒子加速

BD形盒内的洛伦兹力使粒子加速

C增大交变电压的峰值,最终获得的速率v增大

D增大磁感应强度,最终获得的速率v增大

正确答案

A,D

解析

解:AB、带电粒子在回旋加速器中,靠电场加速,磁场偏转,故A正确,B错误;

CD、根据qBv=m,解得v=,带电粒子射出时的动能EK==,与加速电场的电压、频率无关,与磁感应强度的大小有关,增大磁感应强度,最终获得的速率v增大.故C错误,D正确;

故选:AD.

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题型: 单选题
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单选题

回旋加速器是一种利用磁场偏转,电场加速而使带电粒子获得能量的装置,下列说法中正确的是(  )

A回旋加速器正常工作时所加交流电的频率对所有带电粒子都是相同的

B回旋加速器正常工作时所加交流电的频率随被加速粒子的速度增大而增大

C回旋加速器正常工作时所加交流电的频率因被加速粒子比荷不同而不同

D回旋加速器对同一粒子加速所能加到的最大速度与加速电压的大小有关

正确答案

C

解析

解:

A、B、C、回旋加速器正常工作时所加交流电的频率必须等于粒子在磁场中圆周运动的频率,为f=

则知交流电的频率因被加速粒子比荷不同而不同,与粒子的速度无关.故AB错误,C正确.

D、根据qvB=,解得v=,则粒子的最大动能Ek==,同一粒子,比荷一定,则带电粒子的动能与加速电压U无关.故D错误.

故选:C

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题型:简答题
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简答题

回旋加速器D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为m.求:

(1)质子最初进入D形盒的动能多大?

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?

正确答案

解:(1)质子在电场中被加速,根据动能定理,

则有最初进入下方D型盒的动能:Ek=eU;

(2)粒子在回旋加速器的磁场中绕行的最大半径为R,由牛顿第二定律得:

evB=m

质子的最大动能:Ekm=mv2

解①②式得:Ekm=

答:(1)质子最初进入D形盒的动能eU;

 (2)质子经回旋加速器最后得到的动能为

解析

解:(1)质子在电场中被加速,根据动能定理,

则有最初进入下方D型盒的动能:Ek=eU;

(2)粒子在回旋加速器的磁场中绕行的最大半径为R,由牛顿第二定律得:

evB=m

质子的最大动能:Ekm=mv2

解①②式得:Ekm=

答:(1)质子最初进入D形盒的动能eU;

 (2)质子经回旋加速器最后得到的动能为

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题型: 多选题
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多选题

一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连.下列说法正确的是(  )

A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大

B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大

C只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值

D为了使质子每次经过D形盒间缝隙时都能得到加速,应使交变电压的周期等于质子的回旋周期

正确答案

A,D

解析

解:A、B、由qvB=m得v=,当r=R时,v最大,v=,由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,与加速电压无关,故A正确,B错误;

C、由T= 得v==2πfr.当r=R时,v最大,此v=2πfR,但考虑到狭义相对论,任何物体速度不可能超过光速,故C错误;

D、使质子每次经过D形盒间缝隙时都能得到加速,应使交变电压的周期等于质子的回旋周期.故D正确;

故选:AD

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题型:简答题
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简答题

一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上(如图).

(1)求粒子进入磁场时的速率.

(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径.

正确答案

解:(1)带电粒子在加速电场中运动,由动能定理有

 qU=mv2;                

得粒子进入磁场时的速率:v=

(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有

qvB=m

解得:R==

答:(1)粒子进入磁场时的速率为 ;(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径

解析

解:(1)带电粒子在加速电场中运动,由动能定理有

 qU=mv2;                

得粒子进入磁场时的速率:v=

(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有

qvB=m

解得:R==

答:(1)粒子进入磁场时的速率为 ;(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径

下一知识点 : 回旋加速器
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