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题型: 多选题
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多选题

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极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,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,则下列说法正确的是(  )

A高频交流电压的周期与粒子的转动周期不相等

B高频交流电压的周期与粒子的转动周期相等

C增大D形金属盒的半径会增大带电粒子射出时的动能

D减小D形金属盒的半径会增大带电粒子射出时的动能

正确答案

B,C

解析

解:A、使粒子在通过狭缝时都能得到加速,则高频交流电压的周期与粒子的转动周期相等,故A错误,B正确;

C、由qvB=m,解得v=

则动能EK=mv2=,知动能与加速的电压无关,狭缝间的距离无关,与磁感应强度大小和D形盒的半径有关,增大磁感应强度和D形盒的半径,可以增加粒子的动能.故C正确,D错误.

故选:BC

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多选题

用如图所示的回旋加速器加速质子,为了使质子获得的最大动能增加为原的4倍,可采用下列哪几种方法(  )

A将其磁感应强度增大为原的2倍

B将D形金属盒的半径增大为原的2倍

C将两D形金属盒间的加速电压增大为原的4倍

D质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

正确答案

B,D

解析

解:A、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与磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的平方成正比,与加速电场的电压无关,但当磁场变化时,导致磁场中运动周期变化,而电场变化的周期不变,因此不能始终加速,故B正确,AC错误;

D、质子被加速后的最大速度不可能超过vm=,故D正确;

故选:BD.

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多选题

如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置.其核心部分是两个D形金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的(  )

A加速的次数

B加速电压的大小

C金属盒的半径

D匀强磁场的磁感应强度

正确答案

C,D

解析

解:根据得,最大速度,则最大动能.知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关,与加速的次数和加速电压的大小无关.故C、D正确,A、B错误.

故选CD.

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单选题

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得高能量带电粒子方面前进了一步.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A、C板间,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型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动.对于这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是(  )

A加速电场不需要做周期性的变化

BAC间电压越大粒子射出D行盒的动能越大

C加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

D带电粒子每运动一周被加速两次

正确答案

C

解析

解:A、带电粒子只有经过AC板间时被加速,即带电粒子每运动一周被加速一次.电场的方向不需改变,在AC间加速.故A错误,D错误.

B、根据r= 得,v=.则=,其动能大小与AC间电压无关.故B错误.

C、当粒子从D形盒中出来时,速度最大,根据r= 得,v=.知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关.故C正确.

故选:C.

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多选题

回旋加速器是加速带电粒子的装置,其原理如图所示,它由两个铜质D1、D2形盒构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(  )

A离子由加速器的中心附近进入加速器并从电场中获得能量

B只增大空隙间的距离可使离子射出时的动能增加

C离子在运动过程中速度越快,走过半圆的时间越短

D只增大金属盒的半径可使离子射出时的动能增加

正确答案

A,D

解析

解:A、离子每次通过D形盒D1、D2间的空隙时,电场力做正功,动能增加,所以离子从电场中获得能量.故A正确.

B、设D形盒的半径为R,当离子圆周运动的半径等于R时,获得的动能最大,则由Bqv=m

可得:v=,则最大动能为:Ekm=mv2=

可见,最大动能与加速电压,及极板间的空隙间距均无关,而当增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的最大动能.故B错误,D正确.

C、离子在运动过程中速度越快,根据周期公式T=,在磁场中周期与速度无关,因此走过半圆的时间仍不变,故C错误.

故选:AD.

下一知识点 : 回旋加速器
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