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回旋加速器主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示。在粒子质量不变和D形盒外径R固定的情况下,下列说法正确的是(     )
A.粒子每次在磁场中偏转的时间随着加速次数的增加而增大
B.粒子在电场中加速时每次获得的能量相同
C.增大高频交流的电压,则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能
D.将磁感应强度B减小,则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能
B

试题分析:粒子在匀强磁场中偏转的时间都是周期的一半,而粒子的周期,与速度无关,所以粒子每次在磁场中偏转的时间一样长,A错;粒子在电场中加速时每次获得的能量都等于电场力做的功,即,B正确;粒子最后偏转出D形盒时满足轨道半径等于D形盒半径,即,电压只是改变粒子的加速次数或运动(圈数)时间,C错;回旋加速器要求交流电周期与粒子圆周运动周期一致,改变磁感应强度B意味着改变粒子的周期()和交流电周期,且减小B会使粒子最后偏转出D形盒时的动能变小,D错。
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

在如图所示的xoy坐标系中,仅在x轴上方有垂直于xoy平面向里、范围足够大的匀强磁场Ⅰ.质量为m,电荷量为q的负粒子在xoy平面内运动,某时刻经过y轴上y=a的P点,速度方向与y轴正方向夹角为θ=30°,经过时间t0粒子第一次经过x轴,速度方向与粒子在P点速度方向相反,不计重力.
(1)求粒子运动的速率v0和磁场Ⅰ的磁感应强度B1
(2)若粒子经过P点时,在x轴上方再叠加一个方向垂直于xoy平面的匀强磁场Ⅱ,使粒子能在磁场中做完整的圆周运动,求匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B2的大小和方向;
(3)若粒子经过P点时,加一方向在xoy平面内的匀强电场,粒子在复合场中运动时经过了A(2x0,yA)、C(x0,yC)两点,如图所示,粒子在A点的动能是P点动能的
1
3
,在C点的动能是P点动能的
2
3
,求电场强度E的大小和方向.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

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
⑨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.①②B.①③C.②③D.②④

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

图甲是用来加速带电粒子的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.带电粒子在运动中的动能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,则下列判断正确的是(    ) 
A.从Ek-t图可知,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
B.在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1
C.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1
D.从Ek-t图可知,粒子加速次数越多,粒子的最大动能一定越大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如下图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙.下列说法正确的是
A.离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
B.回旋加速器只能用来加速正离子
C.离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D.离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示为一种获得高能粒子的装置,环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场(环形区域的宽度非常小)。质量为m、电荷量为+q的粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的极板,原来电势均为零,每当带电粒子经过A板准备进入AB之间时,A板电势升高为+U,B板电势仍保持为零,粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时,A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大,而在环形磁场中绕行半径R不变。(设极板间距远小于R) 下列说法正确的是

A.粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速,绕行n圈后回到A板时获得的总动能为2nqU
B.粒子在绕行的整个过程中,每一圈的运动时间不变
C.为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动,磁场的磁感应强度大小必须周期性递减
D.粒子绕行第n圈时的磁感应强度为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2,今有一质量为m,电量为+e的电子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动.

求:(1)粒子的速度v
(2)速度选择器的电压U2
(3)粒子在磁感应强度为B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

物理理论成果总要推动社会实践科学的应用和发展,下列实践成果中属于应用了带电粒子在磁场中的偏转原理的是:(       )
A.回旋加速器B.避雷针C.电视显像管D.验电器

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

图4是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变为正一价的分子离子.分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝S2S3射入磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ.最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线.若测得细线到狭缝S3的距离为d,试导出分子离子的质量m的表达式.

图4

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