如图所示为回旋加速器的主要结构,两个半径为R的半圆形中空金属盒、置于真空中,两盒间留有一狭缝;在两盒的狭缝处加上大小为U的高频交变电压,空间中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源P引出质量为、电荷量为的粒子,粒子初速度视为零,在狭缝间被电场加速,在D形盒内做匀速圆周运动,最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应,忽略粒子在狭缝间运动的时间,则( )
A.仅提高加速电压,粒子最终获得的动能增大 |
B.所需交变电压的频率与被加速粒子的比荷无关 |
C.粒子第n次通过狭缝后的速度大小为 |
D.粒子通过狭缝的次数为 |
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更新时间:2022-07-06 13:59:27
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【推荐1】粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使其获得能量的装置,是高能物理中重要的角色。1931年美国物理学家恩奈斯特·劳伦斯发明了回旋加速器,被加速的粒子在一圆形结构里运动,其运动轨迹由磁场控制,通过交变电场给带电粒子加速。图甲是回旋加速器的示意图,粒子出口处如图所示。图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后,想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子,所带电荷量分别为,质量分别为。保持交变电压随时间变化的规律不变,需要调整所加磁场的磁感应强度的大小,则( )
A.所加磁场的磁感应强度大小之比为 | B.粒子获得的最大动能之比为 |
C.粒子的加速次数之比为 | D.粒子在回旋加速器中的运动时间之比为 |
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【推荐2】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极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,下列说法中正确的是
A.带电粒子从磁场中获得能量 |
B.带电粒子所获得的动能与加速器的电压有关,电压越大,动能越大 |
C.带电粒子在加速器中的运动时间与加速器磁场有关,磁场越强,运动时间越长 |
D.带电粒子所获得的能量与带电粒子的质量和电荷量均有关,质量和电荷量越大,能量越大 |
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【推荐3】如图所示为回旋加速器示意图。D形盒上加交变电压,其间隙处产生交变电场。已知D形盒的半径为R,交变电压的周期为T,电压为U,D形盒的间隙为d,磁感应强度的大小为B,该回旋加速器为α粒子()加速器,不计α粒子的初速度,已知质子的质量为m,元电荷为e。粒子在D形盒间隙运动的时间很短,一般可忽略,下列说法正确的是( )
A.该回旋加速器不能用于氘核()的加速 |
B.α粒子最后从D形盒被引出的速度大小为 |
C.α粒子在D形盒中加速的次数 |
D.若考虑α粒子在D形盒间隙中运动的时间,该时间可能超过半个周期 |
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A.该回旋加速器不能用于氘核()的加速 |
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【推荐2】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形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子(氢核)时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电的频率为f,质子质量为m,电荷量为E,则下列说法正确的是( )
A.高频交流电频率应为 |
B.质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关 |
C.质子被加速后的最大动能Ek不可能超过 |
D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子(即氦核) |
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【推荐3】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,a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上.两盒间的窄缝中形成匀强电场,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圆周运动,通过两盒间的窄缝时被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.设D形盒的半径为R,现将垂直于D形盒的磁场感应强度调节为,刚好可以对氚核进行加速,氚核所能获得的最大能量为,以后保持交流电源的周期T不变.已知氚核和粒子的质量之比为3:4,电荷量之比为1:2.下列说法正确的是
A.若只增大交变电压U,则氚核在回旋加速器中运行的时间不会发生变化 |
B.若用该装置加速粒子,应将磁场的磁感应强度大小调整为 |
C.将磁感应强度调整后对粒子进行加速,粒子在加速器中获得的最大能量为 |
D.将磁感应强度调整后对粒子进行加速,粒子在加速器中加速的次数大于氚核的次数 |
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【推荐1】实验中,将离子束从回旋加速器中引出可以采用磁屏蔽通道法。使用磁屏蔽通道法引出离子的原理如图所示:离子从P点以速度v进入通道时,由于引出通道内的磁感应强度发生改变,离子运动轨迹半径增大,可使离子引出加速器。已知回旋加速器D形盒的半径为R,圆心在O点,D形盒区域中磁场垂直纸面向里,磁感应强度为,引出通道外侧末端点到点距离为,与的夹角为,离子带电为,质量为,则( )
A.离子经过引出通道后的速度大于 |
B.引出通道内的磁感应强度大于 |
C.若离子恰能从引出通道的点引出,引出通道中的磁感应强度 |
D.若引出通道中磁场为时,该离子能引出加速器,则此时将任何一个带电离子放入该加速器中都能将该离子引出 |
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【推荐2】粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使其获得能量的装置,是高能物理中重要的角色。1931年美国物理学家恩奈斯特·劳伦斯发明了回旋加速器,被加速的粒子在一圆形结构里运动,其运动轨迹由磁场控制,通过交变电场给带电粒子加速。图甲是回旋加速器的示意图,粒子出口处如图所示。图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后,想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子,所带电荷量分别为,质量分别为。保持交变电压随时间变化的规律不变,需要调整所加磁场的磁感应强度的大小,则( )
A.所加磁场的磁感应强度大小之比为 | B.粒子获得的最大动能之比为 |
C.粒子的加速次数之比为 | D.粒子在回旋加速器中的运动时间之比为 |
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