1、简答题 在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝 ">
1、简答题 在高能物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，如图甲为它的示意图．它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝．两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中．在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速．如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出．已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R．每次加速的时间很短，可以忽略．正离子从离子源出发时的初速度为零．
（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；
（2）求离子能获得的最大动能；
（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比．![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/5hcqqkiq1wv.png\">
参考答案：（1）使正离子每经过窄缝都被加速，交变电压的频率应等于离子做圆周运动的频率，正离子在磁场中做匀速圆周运动，
由洛伦兹力提供向心力Bqv=mv2r 又T=2πrv 解得T=2πmqB 所以f=qB2πm
（2）当离子从D盒边缘离开时速度最大，此时离子做圆周运动的半径为D盒的半径有vm=qBrm
离子获得的最大动能为E=12mv2m=q2B2R22m
（3）离子从S点经电场加速1次后，以速度v1第1次进入下半盒，由动能定理Uq=12mv21得 v1=
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 如图为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．滤速器中场强E方向向下，磁感强度![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/pcspwjloohh.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">的方向垂直纸面向里，分离器中磁感强度![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/jocnt03llui.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/pcspwjloohh.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">入射，若![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/lby1j1teqgh.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">，不计重力，则分别打在![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/jfaaedixjkj.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">四![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/jfaaedixjkj.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">点的离子分别是 [ ]
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/tvclgshy2tq.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
A．甲乙丙丁
B．甲丁乙丙
C．丙丁乙甲
D．甲乙丁丙
?
参考答案：B
本题解析：
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/rbvgha4n4qp.gif\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题难度：简单
3、简答题 如图回旋加速器的D形盒半径为R，用来加速质量为m，带电量为q的质子，使质子由静止加速到具有能量为E后，由A孔射出，求：
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/iltck3vv3uo.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小．
（2）设两D形盒间的距离为d，其间电压为U，则加速到上述能量所需回旋周数是多少？
（3）加速到上述能量所需时间（不计通过缝隙的时间）．
?
参考答案：（1）![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/ujnvm1uwla4.png\" style=\"vertical-align:middle;\">（2）![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/ghucmxidm3z.png\" style=\"vertical-align:middle;\">（3）![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/tbattsgmwh1.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析：（1）由圆周运动规律知：qvB=mv2/R， ①
又质子具有的能量E=![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/noy0b0rybyv.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> ②
联立①、②得B=![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/zveh3gictwq.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> ③
据左手定则知，B的方向垂直于纸画向呈，
（2）质子每加速一次，能量增加为qU，每周加速两次，
所以![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/v0xawfjz4m4.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> ④
（3）因为质子运动线速度![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/2xtq3divqub.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> ⑤
联立①、⑤得周期T=![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/5azsj3mm1p3.png\" style=\"vertical-align:middle;\"> ⑥
可见周期与半径r及速度v都无关
故加速总时间t=nT。 ⑦
联立④、⑤、⑥、⑦解得t=![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/a5pl2tf52d3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题难度：一般
4、选择题 如图所示，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源两极相连接的两个D形盒，两盒间构成一狭缝，两D形盒处于垂直于盒面的匀强磁场中．下列有关回旋加速器的描述正确的是（ ）
A．粒子由加速器的边缘进入加速器
B．粒子由加速器的中心附近进入加速器
C．粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速
D．交流电源的周期必须等于粒子在D形盒中运动周期的2倍
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/10q53xi14rk.png\">
参考答案：B
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 关于回旋粒子加速器，下列说法正确的是（ ? ）
①加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速
②加速器的半径越大粒子从加速器射出时能量越大
③加速电场的电压越大粒子从加速器射出时能量越大
④加速器中的磁感强度越大粒子从加速器射出时能量越大
A．①②
B．①③
C．②③
D．②④
参考答案：D
本题解析：
本题难度：一般
