时间:2017-07-27 13:03:15
1、选择题 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部分如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出，下列说法正确的是 
[? ]
A．其它条件不变时，增大D形盒半径R，质子的最终能量E将增大
B．其它条件不变时，只增大加速电压U，质子的最终能量E将增大
C．加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速
D．要使质子每次通过电场时总是加速，则质子在磁场中运动的周期与电压变化的周期相等
参考答案：AD
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做?圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步．下图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，如图所示．带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动．对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子每运动一周被加速两次
B．带电粒子每运动一周P1P2=P2P3
C．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D．加速电场方向需要做周期性的变化
参考答案：C
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 如图为回旋加速器的示意图．其核心部分是两个D型金属盒，置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中，并与高频交流电源相连．带电粒子在D型盒中心附近由静止释放，忽略带电粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应．欲使粒子在D型盒内运动的时间增大为原来的2倍，下列措施可行的是（ ）
A．仅将磁感应强度变为原来的2倍
B．仅将交流电源的电压变为原来的
| 1 2 |
| 2 |
参考答案：
根据qvB=mv2R得，v=qBRm
则最大动能EKm=12mv2=q2B2R22m．
粒子被电场加速一次动能的增加qU
则粒子被加速的次数n=EKmqU=qB2R22mU
粒子在磁场中运动周期的次数n′=n2=qB2R24mU
因T=2πmqB
则粒子从静止开始到出口处所需的时间t=nT=πBR22U．
由上可知，若仅将磁感应强度变为原来的2倍，在磁场中运动的周期变化，则不能与交流电周期同步，得不到始终加速，故A错误；
由上可知，或仅将交流电源的电压变为原来的12，或仅将D型盒的半径变为原来的
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 如图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。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列说法正确的是（ ? ?）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于B / E
C．比荷（q/m）越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P
D．粒子从P点运动到胶片A1A2的时间为2πm/qB0
参考答案：C
本题解析：A、假设带电粒子带正电，在速度选择器中受向右的电场力，根据二力平衡可知受向左的洛伦兹力，根据左手定则判定，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外；错误
B、由于
，所以带电粒子的速率
；错误
C、根据
可知，
，所以比荷（q/m）越大的粒子半径越小，打在胶片上的位置越靠近狭缝P；正确
D、粒子在磁场中做圆周运动的周期
，所以粒子从P点运动到胶片
的时间为
；错误
故选C
点评：速度选择器的电场和磁场的大小和方向关系是一定的，必须满足电场力的洛伦兹力等大方向才行。质谱仪是一种很好的分析同位素的仪器。
本题难度：一般
5、选择题 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成交变电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核（
H）和
粒子（
He），比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，可知
A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小
B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大
C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小
D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大
参考答案：A
本题解析：因为加速器所加的高频交流电源的周期与粒子做圆周运动的周期相等，而粒子在磁场中做圆周运动的周期与粒子的运动速度还没关系，故由公式T=
可知，氚核的交流电源的周期较大，故C、D均错误；再根据最大动能Ek=
，将氚核与氦核的相关电荷量与质量代入，发现氚核获得的最大动能较小，故A正确，B错误。
考点：加旋加速器。
本题难度：一般