如图所示为一种获得高能粒子的装置----环形加速器,环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,质量为m、电荷量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动,A、B为两块中心开有小孔的极板,原来电势都为零,每当粒子飞经A板时,A板电势升高为+U,B板电势仍保持为零,粒子在两极板间的电场中加速,每当粒子离开电场区域时,A板电势又降为零,粒子在电场一次次加速下动能不断增大,而在环形区域内绕半径不变(设极板间距远小于R),粒子重力不计,下列关于环形加速器的说法中正确的是
A.加速器对带正电粒子顺时针加速,对待负电粒子加速需要升高B板电势 |
B.电势U越高,粒子最终的速度就越大 |
C.环形区域内的磁感应强度大小与加速次数n之间的关系为 |
D.粒子每次绕行一圈所需的时间与加速次数n之间的关系为 |
更新时间:2018-04-24 10:34:17
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【知识点】 回旋加速器的综合计算
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【推荐1】在高能物理研究中,回旋加速器起着重要作用,其原理如图所示。D1和D2是两中空的、半径为R的半圆金属盒,它们处于与盒面垂直的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中且与频率为f的交流电源连接。位于D1盒圆心处的粒子源O能产生质子,质子在两盒狭缝间运动时被电场加速。(忽略质子的初速度和在电场中的加速时间)。根据相对论理论,粒子的质量m与速率v有的关系,其中c为光速,m0为粒子静止时()的质量,这一关系当时近似回到牛顿力学“m与v无关”的结论。已知质子的静止质量为m0,电荷量为q。下列说法正确的是( )
A.在时,两盒间电压越大,质子离开加速器时的动能就越大 |
B.在时,若只将质子源换成α粒子(质量为,电荷量为2q)源,则α粒子也能一直被加速离开加速器 |
C.考虑相对论效应时,为使质子一直被电场加速,可以仅让交流电源的频率随粒子加速而适当减小 |
D.考虑相对论效应时,为使质子一直被电场加速,可以仅让轨道处的磁场随半径变大而逐渐减小 |
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【推荐2】如图甲所示回旋加速器的两个“D”型盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度大小为B,现在两“D”型盒间接入峰值为U0的交变电压,电压随时间的变化规律如图乙所示,将粒子源置于盒的圆心处,粒子源产生质量为m、电荷量为q的氘核(),在t=0时刻进入“D”型盒的间隙,已知粒子的初速度不计,穿过电场的时间忽略不计,不考虑相对论效应和重力作用,下列说法正确的是( )
A.只要加速器足够大可以将粒子加速至接近光速 |
B.不需要改变任何条件,该装置也可以加速α粒子() |
C.氘核离开回旋加速器的最大动能为 |
D.粒子第一次与第二次在磁场中运动的轨道半径之比为 |
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