精英家教網(wǎng)如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R,所加磁場的磁感應(yīng)強度為B,用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子,質(zhì)子從下半盒的質(zhì)子源由靜止出發(fā),加速到最大能量E后,由A孔射出.則下列說法正確的是( 。
A、回旋加速器不能無限加速質(zhì)子
B、增大交變電壓U,則質(zhì)子在加速器中運行時間將變短
C、回旋加速器所加交變電壓的頻率為
2mE
2πmR
D、下半盒內(nèi)部,質(zhì)子的軌道半徑之比(由內(nèi)到外)為1:
3
5
分析:回旋加速器運用電場加速磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可以求出粒子的最大速度,從而求出最大動能.在加速粒子的過程中,電場的變化周期與粒子在磁場中運動的周期相等.
解答:解:A、質(zhì)子出回旋加速器的速度最大,此時的半徑為R,由洛倫茲力提供向心力得:R=
mv
qB
,所以當(dāng)軌道半徑最大時,最大速度為v=
qBR
m
,所以不能無限制的加速質(zhì)子,故A正確.
BC、在回旋加速器中,電場的變化周期與粒子在磁場中的運動時間相等,即T=
2πm
qB 
,所以增大交變電壓U,則質(zhì)子在加速器中運行時間不變,交變電壓的頻率為
qB 
2πm
,故BC錯誤.
D、粒子在加速電場中做勻加速運動,在磁場中做勻速圓周運動,由動能定理得:質(zhì)子的軌道由內(nèi)到外對應(yīng)的速度之比為1:
2
3
;再根據(jù)r=
mv
qB
,則半徑比為1:
2
3
,故D錯誤.
故選:A.
點評:解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器電場和磁場的作用,知道最大動能與什么因素有關(guān),以及知道粒子在磁場中運動的周期與電場的變化的周期相等.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2006?南通二模)如圖所示,回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置.其核心部分是兩個D形金屬盒,置于勻強磁場中,兩盒分別與高頻電源相連.則帶電粒子加速所獲得的最大動能與下列因素有關(guān)的(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置.其核心部分是兩個“D”型金屬盒,置于勻強磁場中,兩盒分別與高頻交流電源相連.則帶電粒子獲得的最大動能與下列哪些因素有關(guān)( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示為回旋加速器的原理示意圖,其核心部分是兩個D形盒,兩盒分別和一高頻交流電源的兩極相連,高頻電源的電壓為U,勻強磁場垂直D形盒平面,磁感應(yīng)強度為B,在D形盒中央s點處放有粒子源.當(dāng)粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(設(shè)粒子的初速度為0),然后被回旋加速器加速,設(shè)D形盒的最大半徑為R,則(  )
A、所加高頻交流電的頻率應(yīng)是
Bq
πm
B、所加高頻交流電的頻率應(yīng)是
Bq
2πm
C、粒子離開加速器前被加速的次數(shù)為
B2qR2
mU
D、粒子離開加速器時的動能是
B2q2R2
2m

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個D形盒,兩盒間構(gòu)成一狹縫,兩D形盒處于垂直于盒面的勻強磁場中.下列有關(guān)回旋加速器的描述正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置.其核心部分是兩個D型金屬盒,置于勻強磁場中,兩盒分別與高頻電源相連.要求高頻電源的周期與粒子在D型盒中運動周期相同.為增大某帶電粒子加速后從D型盒邊緣引出時的動能,下列措施可行的有(不考慮相對論效應(yīng))( 。
A、減小磁感應(yīng)強度.同時增大高頻電源的周期B、增大磁感應(yīng)強度,同時減小高頻電源的周期C、增大磁感應(yīng)強度,同時增大高頻電源的電壓D、減小高頻電源的周期.同時增大高頻電源的電壓

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