时间:2019-06-28 05:51:13
1、实验题 如图所示，回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B.一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速.根据回旋加速器的这些数据，估算出该粒子离开加速器时获得的动能为________________.
参考答案：
本题解析：根据r=
，粒子离开加速器时的速度v=
，
粒子离开加速器时获得的动能Ek=
mv2=
本题难度：简单
2、选择题 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两极相连的两个D形金属盒，两盒间狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，使粒子在每次通过狭缝时都能得到加速，两D形盒处于垂直于盒底 面的匀强磁场中。如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子射出时的动能（电荷量为q、质量为m，不计重力），则下列方法中正确的是
[? ]
A．增大匀强电场间的加速电压U
B．适当增大狭缝间的距离d
C．增大磁场的磁感应强度B
D．增大D形金属盒的半径R
参考答案：CD
本题解析：
本题难度：一般
3、计算题 在某回旋加速器中，磁场的磁感应强度为B，粒子源射出的粒子质量为m，电荷量为q，粒子的最大回旋半径为Rm，问：
(1)D形盒内有无电场？
(2)粒子在盒内做何种运动？
(3)所加交变电场的周期是多大？
(4)粒子离开加速器时能量是多大？
(5)设两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需的时间。
参考答案：解：(1)D形盒由金属导体制成，具有屏蔽外电场的作用，盒内无电场
(2)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速后轨道半径增大
(3)交变电场的周期应与粒子旋转的周期相同，即
(4)粒子离开加速器时达到最大速度vm，由
，可得vm=
则其动能为
(5)设粒子达到最大动能须经n次加速，则粒子在回旋加速器中运动的时间t应为在D形盒内的回旋时间t1与通过D形盒间的缝隙的加速时间t2之和，即t=t1+t2
由nqU=Ekm，得n
则粒子旋转的周期数为粒子在两D形盒缝隙中加速时，受到的电场力为
，运动的加速度
，质子n次通过缝隙的总位移为s=nd，由于质子n次加速的过程可视为初速度为零的匀加速直线运动，故有（注意等效的思想方法） 
所以
本题解析：
本题难度：困难
4、选择题 如图15-5-20所示，有a、b、c、d四个离子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为va＜vb=vc＜vd，质量关系为ma=mb＜mc=md.进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，由此可以判定(? )
图15-5-20
A．射向P1的是a粒子
B．射向P2的是b粒子
C．射向A1的是c粒子
D．射向A2的是d粒子
参考答案：A
本题解析：粒子在速度选择器中若满足qvB=qE,即v=E/B,则粒子可从中射出.由通过速度选择器的粒子速度相等可知，应是b、c，由r=
知rc＞rb，所以射向A2的是c粒子，射向A1的是b粒子.又由于va＜vd，a粒子所受洛伦兹力小于电场力,故射向P1的是a粒子.
本题难度：简单
5、计算题 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。
(1)当令医学影像诊断设备PET／CT堪称“现代医学高科技之冠”，它医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产牛另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期
为
,经
剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取两位有效数字）
(2)回旋加速器的原理如图．
和
是两个1中空半经为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为
的交流电源上，位于圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略，重力不计)．它们在两盒之间被电场加速，、置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P．求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、的关系式(忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速)。
（3）推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径
的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差
是增大、减小还是不变？
参考答案：
本题解析：略
本题难度：一般