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题型: 单选题
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单选题

关于回旋加速器,下列说法正确的是(  )

A粒子每次在电场中加速运动的时间相同

B随着粒子圆周运动的半径不断增大,粒子在磁场中运动半周所需时间也不断增大

C在其它条件相同的情况下,加速电场电压越高,粒子离开D形盒时的速率越大

D在其它条件相同的情况下,所加磁场越强,粒子离开D形盒时的速率越大

正确答案

D

解析

解:A、粒子在电场中加速,在磁场中速度的大小不变,所以粒子在电场中加速的时间越来越短.故A错误.

  B、根据知,粒子在磁场中运动的周期与轨道半径无关.由粒子的比荷和磁感应强度决定,所以粒子在磁场中运动的周期不变.故B错误.

  C、.根据知,最大速率v=,与加速电压无关,与D形盒的半径和磁感应强度有关.故C错误,D正确.

故选D.

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题型: 单选题
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单选题

回旋加速器的工作原理示意图如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可忽略,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交变电流频率为f,加速电压为U,若A处粒子源产生的质子质量为m,电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响,则下列说法正确的是(  )

A质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf

B质子离开回旋加速器时的最大动能与加速度电压U成正比

C质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2:1

D不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于α粒子加速

正确答案

A

解析

解:A、质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则v==2πRf.所以最大速度不超过2πfR.故A正确.

B、根据qvB=m,知v=,则最大动能EKm=mv2=.与加速的电压无关.故B错误.

C、粒子在加速电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动,根据v=知,质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度比为:1,

根据r=,则半径比为:1.故C错误.

D、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T=知,换用α粒子,粒子的比荷变化,周期变化,回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子.故D错误.

故选:A.

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题型: 多选题
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多选题

关于回旋加速器,下列说法中正确的(  )

A电场用来加速带电粒子

B磁场也是用来加速带电粒子

C加速电场电压越大,同一带电粒子出盒时获得的动能越大

D偏转磁场的磁感应强度越大,同一带电粒子出盒时获得的动能越大

正确答案

A,D

解析

解:A、回旋加速器是利用电场加速粒子,磁场使粒子发生偏转.故A正确,B错误.

C、根据,则v=,动能,与加速电压无关,与磁感应强度的大小有关,磁感应强度越大,同一粒子出盒获得的动能越大.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

回旋加速器是加速带电粒子的装置,如图所示,其主体部分是两个D形金属盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接,下列说法不正确的是(  )

A离子在磁场中动能不断发生变化

B离子在电场中动能不断发生变化

C增强磁感应强度可以使粒子射出时的获得的最大动能增加

D增大金属盒的半径可使粒子射出时的获得的最大动能增加

正确答案

A

解析

解:A、离子在磁场中受到洛伦兹力,但不做功,故A错误;

B、带电粒子源源不断的在电场中处于加速状态,从而获得能量,故B正确;

CD、带电粒子从D形盒中射出时的动能 Ekm=mvm2 (1)

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则圆周半径 R=(2)

由(1)(2)可得Ekm= 显然,当带电粒子q、m一定的,则Ekm∝R2 B2

即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的增大而增大,与加速电场的电压和狭缝距离无关,故CD正确;

本题选择错误的,故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两平行金属板P1和P2之间的距离为d、电压为U,板间存在磁感应强度为B1的匀强磁场.一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动.粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中,在洛伦兹力的作用下,粒子做匀速圆周运动,经过半个圆周后打在挡板MN上的A点.已知粒子的质量为m,电荷量为q.不计粒子重力.求:

(1)粒子做匀速直线运动的速度v;

(2)O、A两点间的距离x;

(3)从O到A的时间是多少?

正确答案

解:(1)由于粒子不计重力,有电场力等于洛伦兹力,

得qvB1=•q

所以:v=

(2)在B2中做圆周运动,qvB2=m

O、A两点的距离差粒子做圆周运动的直径:x=2r==

(3)根据周期公式,T=;从O到A的时间是t=

答:(1)粒子做匀速直线运动的速度v=

(2)O、A两点间的距离x=

(3)从O到A的时间是

解析

解:(1)由于粒子不计重力,有电场力等于洛伦兹力,

得qvB1=•q

所以:v=

(2)在B2中做圆周运动,qvB2=m

O、A两点的距离差粒子做圆周运动的直径:x=2r==

(3)根据周期公式,T=;从O到A的时间是t=

答:(1)粒子做匀速直线运动的速度v=

(2)O、A两点间的距离x=

(3)从O到A的时间是

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