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题型:填空题
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填空题

20世纪40年代,我国物理学家朱洪元先生提出:电子在加速器中作匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”,其频率是电子回转频率的n倍,现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中.设同步辐射光的频率为f,电子质量为m,电荷量为-e,则加速器磁场的磁感应强度B的大小为______,若电子的回转半径为R,则它的速率为______

正确答案

解析

解:“同步辐射光”的频率是电子回转频率的n倍,则回转频率为

根据粒子在磁场中运动的周期T=

根据,T=得,T=.R=

解得B=,v=

故答案为:

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题型: 单选题
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单选题

劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,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,高频交流电频率为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(含两个质子,两个中子)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,根据动能定理知v=,质子第1次和第2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、根据qvB=m,和v==2πRf,知T==,f与比荷有关,α粒子比荷和该粒子比荷不一定相同,故不可以.故D错误.

故选:A.

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题型: 多选题
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多选题

图示是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.其中OP与平板平行.平板S下方有磁感应强度大小为B0的匀强磁场.不计带电粒子所受的重力,下列表述正确的是(  )

A质谱仪是分析同位素的重要工具

B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小

正确答案

A,B,C

解析

解:A、进入B0的粒子满足=,知道粒子电量后,便可求出m的质量,所以质谱仪可以用来分析同位素,故A正确;

B、假设粒子带正电,则受电场力向左,由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外,故B正确;

C、由qE=qvB,得v=,此时离子受力平衡,可沿直线穿过选择器,故C正确;

D、由=,知R越小,荷质比越大;粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子圆周运动的半径越小荷质比越大;故D错误;

故选:ABC.

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题型: 单选题
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单选题

如图是质谱仪工作原理的示意图,带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为零)后,进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处.图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,带电粒子的重力忽略不计.则(  )

Aa的质量一定大于b的质量

Ba的电荷量一定大于b的电荷量

Ca在磁场中运动的时间大于b运动的时间

Da的比荷()大于b的比荷(

正确答案

D

解析

解:设粒子经电场加速后的速度大小为v,磁场中圆周运动的半径为r,电荷量和质量分别为q、m,打在感光板上的距离为S.

根据动能定理,得

qU=mv2

解得:v=

由qvB=m

解得:r==

则S=2r=

得到:

由图,Sa<Sb,U、B相同,则

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

回旋加速器是利用较低电压的高频电源,使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器,工作原理如图所示.下列说法正确的是(  )

Av0:v1=1:2

B粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用时间少

C为了使粒子每次经过电场都能被加速,所加高频电源的周期可与带电粒子在磁场中运动的周期相同

D粒子的运动周期和运动速率成正比

正确答案

C

解析

解:A、根据动能定理,则有:NqU=mv2,解得:v=,因此v0:v1=1:,故A错误;

B、由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得r=,故周期T==,T与速度大小无关,则粒子由A0运动到A1与粒子由A2运动到A3所用的时间都等于半个周期,时间相等,故B错误.

C、为使粒子每次经过电场都能被加速,所加高频电源的周期可与带电粒子在磁场中运动的周期相同,故C正确.D、粒子的运动周期不变,与运动速率没有关系,故D错误;

故选:C.

下一知识点 : 回旋加速器
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