1、选择题 如图甲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，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是&# ">
时间:2017-03-01 00:10:20
1、选择题 如图甲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，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是 ( )600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060314/ymyqd5qlse1.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
A．在Ek—t图中应有t4一t3＝t3一t2=t2—t1
B．高频电源的变化周期应该等于tn一tn-1
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能越大，则要求D形盒的面积也越大
参考答案：A
本题解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在Ek－t图中应有t4一t3＝t3一t2=t2—t1，选项A正确；
带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2(tn－tn-1)，选项B错误；
由600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060314/lkudi5ooagh.png\" style=\"vertical-align:middle;\">可知，
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060314/txazgfu5ntp.png\" style=\"vertical-align:middle;\">，最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速的次数和加速电压的大小无关，当轨道半径与D型盒半径相等时就不能继续加速，故选项C、D错。
考点：回旋加速器的工作原理．
点评：解决本题的关键知道根据600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060314/ulmtnj1qfec.png\" style=\"vertical-align:middle;\">，求最大速度，知道最大动能与D形盒的半径有关，与磁感应强度的大小有关．
本题难度：一般
2、选择题 关于回旋加速器中电场和磁场的作用，下列说法正确的是（ ）
A．电场和磁场都对带电粒子起加速作用
B．电场和磁场是交替地对带电粒子做功的
C．带电粒子每经过电场一次速度都会变大
D．磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动
参考答案：CD
本题解析：
本题难度：简单
3、选择题 关于回旋加速器，下述说法中不正确是（ ）
A．电场的作用是使带电粒子加速，动能增大
B．电场和磁场交替使带电粒子加速
C．磁场的作用是使带电粒子在磁场中回旋，获得多次被加速的机会
D．D形盒的半径越大，射出的带电粒子获得的能量越多
参考答案：B
本题解析：
本题难度：简单
4、选择题 如图所示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内的相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（ ? ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B．加速电场的电压越大，能通过狭缝P的带电粒子的速率越大
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于B/E
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/baysw2z0oky.png\">
参考答案：AD
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 某种加速器的理想模型如图1所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b，两极板间电压uab的变化图象如图2所示，电压的最大值为U0、周期为T0，在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场．若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间T0后恰能再次从a?孔进入电场加速．现该粒子的质量增加了
| 1 100 |
参考答案：（1）质量为m0的粒子在磁场中作匀速圆周运动Bqv=mv2r，T0=2πrv
则T0=2πm0qB
当粒子的质量增加了1100m0，其周期增加△T=1100T0
根据题图2可知，粒子第一次的加速电压u1=U0
经过101T0100第二次加速，第2次加速电压u2，如图2
在三角形中，u2U0=T04-T0100T04=2425，600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/ibommjrokoa.png\">
所以粒子第二次的加速电压u2=2425U0
粒子射出时的动能?Ek2=qu1+qu2
解得Ek2=4925qU0
（2）因为磁屏蔽管使粒子匀速运动至以下L处，出管后仍然做圆周运动，可到C点水平射出．磁屏蔽管的位置如图1所示．粒子运动的轨迹如图3．
（3）如图4（用Excel作图）设T0=100，U0=50，得到在四分之一周期内的电压随时间变化的图象
从图象可以看出，时间每改变△t=T0100（图象中为1），电压改变为225U0（图象中为4），
所以图象中电压分别为50，46，42，38，…10，6，2，共13个，
设某时刻t，u=U0时被加速，此时刻可表示为T02?N，
静止开始加速的时刻t1为t1=T02?N-n×101T0100，其中n=12，将n=12代入得t1=T02?N-1212T0100，
因为t1＜T02，在u＞0时，粒子被加速，则最多连续被加速的次数：N=T04△T，得N=25．
所以只能取N=25，解得t1=1925T0，由于电压的周期为T02，所以t=T02n+1925T0（n=0，1，2，3…）
故粒子由静止开始被加速的时刻t=(n2+1950)T0（n=0，1，2，…）
故加速时的电压分别2325U0，2125U0，1925U0…525U0，325U0，125U0，
加速电压做的总功，即动能的最大值，故粒子的最大动能?Ekm=2×(125+325+…2325)qU0+qU0
解得?Ekm=31325qU0．600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/fqf0clw0w5v.png\">
本题解析：
本题难度：一般