高中 | 回旋加速器 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

回旋加速器

用如图所示的回旋加速器加速电荷量为$q$、质量为$m$的带电粒子,已知$D$形盒半径为$R$,所加磁场磁感应强度大小为$B$$a$$b$间所接电压为$U$,粒子从图中$A$点开始加速,忽略两$D$形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

图中回旋加速器加速的带电粒子一定带正电

","

回旋加速器$a$$b$之间所接高频交流电的周期为$\\dfrac{\\pi m}{qB}$

","

若考虑相对论效应,质子质量会增大,则高频交流电的频率应减小,才能保证粒子动能持续增加

","

电量$q$越小的粒子最后的动量大

"]
[["AC"]]

$\rm A$.由左手定则可判断出图中回旋加速器加速的带电粒子一定是带正电的粒子,故$\rm A$正确;

$\rm B$.为了保持始终加速,则交流电周期与粒子圆周运动周期相等,即$T_{电}=\dfrac{2\pi m}{qB}$,故$\rm B$错误;

$\rm C$.由周期公式$T=\dfrac{2\pi m}{eB}=\dfrac{1}{f}$,质量$m$增大,则周期增大,频率减小,要保证粒子动能持续增加,则高频交流电的频率应减小,故$\rm C$正确;

$\rm D$.两粒子在同一回旋加速器中做匀速圆周运动的最大半径相同,根据$qvB=m\dfrac{v^{2}}{R}$

解得$R=\dfrac{mv}{qB}=\dfrac{p}{qB}$可知电量大的粒子最后的动量大,$\rm D$错误。

故选:$\rm AC$

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回旋加速器广泛应用于高能物理研究、医学诊疗等领域,其结构如图甲,置于真空中半径为的两形金属盒、的圆心分别为、,盒内的匀强磁场与盒面垂直,磁感应强度的大小均为,加在狭缝上下边界间的交变电压的变化规律如图乙所示,已知。时刻,在点由静止释放质量为、电荷量为的氕粒子,经多次加速后出射,忽略带电粒子穿过狭缝的时间,不计粒子重力及相对论效应。下列说法正确的是 如图所示,回旋加速器形盒的半径为,所加磁场的磁感应强度大小为、方向垂直形盒向下。质子从形盒中央由静止出发,经电压为的交变电场加速后进入磁场,若质子的质量为,带电荷量为,质子在电场中运动的时间忽略不计,则下列分析正确的是 回旋加速器是加速带电粒子的装置,如图所示其核心部件是分别与高频交流电源两极相连接的两个形金属盒(、),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,两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,形盒的半径为.质量为、电荷量为的质子从半盒的质子源(点)由静止释放,质子在加速电压为的电场中加速,加速到最大动能后经粒子出口处射出,此时形盒中的磁场的磁感应强度大小为,形盒缝隙间电场变化周期为。若忽略质子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应,且不计质子重力,则下列说法正确的是 如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是 如图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是 如图所示,带电粒子(不计重力)在以下四种仪器中运动,下列说法正确的是
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