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题型: 单选题
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单选题

如图所示为回旋加速器示意图,其核心部分是两个D型金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.现分别加速氘核(H)和氦核(He).下列说法中不正确的是(  )

A它们的最大速度大小相等

B它们的最大动能相同

C它们在D形盒内运动的周期相同

D增大高频电源的频率不能增大粒子的最大动能

正确答案

B

解析

解: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,v=,氘核(21H)和氦核(42He)的最大速度相等,故A正确;

B、最大动能Ekm=mv2=,氦核的最大动能是氘核的2倍,故B错误;

C、根据T==,氘核(21H)和氦核(42He)在D形盒内运动的周期相同,故C正确;

D、根据公式vEkm=mv2=最大动能与电压的频率无关,故D正确;

本题选错误的,故选:B.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大动能E后由A孔射出,则下列说法正确的是(  )

A回旋加速器不能无限加速粒子

B质子在加速器中运行时间与交变电压U大小无关

C回旋加速器所加交变电压的频率为

D下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1:

正确答案

A,C

解析

解:A、质子射出回旋加速器时的速度最大,此时的半径为R,由洛伦兹力提供向心力得:qvB=,所以当轨道半径最大时,最大速度为v=,所以不能无限制的加速质子,故A正确;

B、粒子离开回旋加速器的动能是一定的,与加速电压无关;每次经过电场加速获得的动能为qU,故电压越大,加速的次数越少,又知周期T=,故运动的时间变短,故B错误;

C、由T=,R=,E=,f=知,回旋加速器的电压频率为f=,故C正确;

D、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,由动能定理得:质子的轨道由内到外对应的速度之比为1:;再根据r=,则半径比为1:,故D错误.

故选:AC.

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题型: 单选题
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单选题

如图是回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.现分别加速氘核(q1、m1)和氦核(q2、m2).已知q2=2q1,m2=2m1,下列说法中正确的是(  )

A它们的最大速度相同

B它们的最大动能相同

C仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能

D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

正确答案

A

解析

解:A、根据qvB=m,解得,因为两粒子的比荷相等,则它们的最大速度相同.故A正确.

B、粒子的最大动能,根据两粒子的质量和电量的关系,知不等,则最大动能不同.故B错误.

C、根据知,要增大粒子的动能,增大电压和频率,最大动能不变,需增加磁感应强度和D形盒的半径.故C、D错误.

故选A.

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题型: 多选题
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多选题

大型强子对撞机加速一批质子,该对撞机“开足马力”后,能把数以百万计的粒子加速至接近3.0×108m/s,相当于光速的99.9%,粒子流每秒可在隧道内狂飙11245圈,单束粒子能量可达7万亿电子伏特.下列说法正确的是(  )

A如果继续对粒子进行加速,粒子的速度将能够达到光速

B如果继续对粒子进行加速,粒子的速度不能够超过光速

C粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量

D粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量

正确答案

B,C

解析

解:A、B、根据相对论的基本假设,粒子的速度不可能达到光速或超过光速,故A错误、B正确;

C、D、根据相对论m=,知,粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量.故C正确,D错误.

故选:BC.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,回旋加速器的两个D型盒之间接有交变电源,电源电压为U.上方D 型盒中央为质子源,静止的质量为m电量为e的质子经电场加速后,进入下方的D型盒.其最大轨道半径 R,磁场的磁感应强度B,

(1)质子最初进入下方D型盒的动能是______

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能是______

(3)交变电源的周期是______

正确答案

eU

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)根据qvB=m 得,粒子出D形盒时的速度vm=,则粒子出D形盒时的动能Ekm=mv2=

(3)由洛伦兹力提供向心力,则有:Bqv=

而T=,所以粒子在磁场中运行周期为T=

因一直处于加速状态,则磁场中的周期与交流电源的周期相同,

即为:T=

故答案为:eU;

下一知识点 : 回旋加速器
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