江苏省大丰市小海中学2018年高考物理第二轮复习课后练习第14讲磁场三难之回旋加速器

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1、第14讲磁场三难之回旋加速器题一：如图所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别与高频交流电源连接，带电粒子每次通过两盒之间的窄缝吋都能被加速；将两盒置于匀强磁场中，磁场方向垂直盒底面，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，当其做圆周运动的轨迹半径达到最大时被引出。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是（.）8A.加速电圧越大，粒子被引出时获得的动能就越大B.因粒子每次通过窄缝时都被加速，由T=—知粒子在磁场屮运动的周期变小vC.加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D.增大磁感应强度B或增大D形盒面积都能使粒子的最大动

2、能增大题二：1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部分由分别与高频电源的两极相连接的两个铜质D形盒D

3、、D?构成，两盒间的狭缝屮有周期性变化的电场，粒子每次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，则下列说法中正确的是（）A.增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子射出时的动能B.改变狭缝间的加速电压，可改变带电粒子在磁场中运动的周期C.改变磁场的磁感应强度，不影响带电粒子射出时的动能D.用同一回旋加速器不能同时加速质子（；H）和氟核（错误！未找到引用源。）题三：如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，D形金属盒置于真空

4、中，半径为7?,两金屈盒间的狭缝很小，磁感应强度人小为B的匀强磁场与金属盒盒而垂直，高频交流电的频率为加速电压为U若中心粒子源处产生的初速度为零的质子（质量为加，电荷量为十小在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（）A.加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大B.不改变磁感应强度3和交流电的频率./；该加速器一定可加速其他带正电荷的粒子C.质子被加速后的最大速度不能超过2兀/旷D.质子第二次和第一次经过狭缝后的轨道半径之比为2：1题四：如图所示为一种冋旋加速器的示意图，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

5、相连，现分别加速宛核（：H）和氨核（；He）,下列判断中正确的是（）A.它们在D形盒屮运动的周期不相同B.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能C.它们的最大动能相同D.它们的最大速度相同题五：回旋加速器的工作原理如图1所示，置于真空中的D形金属盒半径为两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为〃的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为加、电荷量为+g,加在狭缝间2肋7?T的交变电压如图2所示，电压值的大小为S，周期厂=——。一束该种粒子在0〜一时间内从力处Bq2均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动

6、，不考虑粒子间的相互作用。求：图1（1）出射粒子的动能（2）粒子从飘入狭缝至动能达到En】所需的总吋间心（3）要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，〃应满足的条件。题六：如图所示是回旋加速器的工作原理图，D］和D2是两个屮空的半径为人的半圆形金属盒，两盒之I'可的距离为d,它们之间有大小恒定的电势差以力处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速，两半圆盒处于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场屮，所以粒子在半圆盒屮做匀速圆周运动，经过半个圆周之后，粒子再次到达两盒的缝隙时，两盒之间的电势差恰好改变正负，于是粒子再一次被加速……如此往复，粒子的速度就能够增加

7、到很大。求粒子在电场屮加速的总时间“与粒子在D形盒屮冋旋的总时间"的比值。（假设粒子在电场中的加速次数等于在磁场中冋旋半周的次数，不计粒子从粒子源/进入加速电场时的初速度）B接交流电源题七：1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备屮。某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图。回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒装在真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒盒面垂直。两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可

8、以忽略不计。质子从粒子源昇处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为/。已知磁场的磁感应强度为3,质子质量为加、电荷量为+0,加速器接一定频率的高频交流电源，其电压为U。不考虑相对论效应和重力作用。求：图乙图甲(1)质子第1次被加速后进入D形盒运动的轨道半径门；(2)D形盒半径(3)试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径厂的增大，同一盒中相邻轨道半径之差△厂是增大、减小还是不变？题八：如图所示为一回旋加速器的示意图，其核心部分为处于匀强磁场屮的D形盒，两D形盒Z间接交流电源，并留有窄缝，离子在窄缝间的运动时间忽略不计。已知D形盒的

9、半径为在D】部分的屮央力处放有离子源，