1 . 如图甲所示，两个半径足够大的D形金属盒D1、D2正对放置，O1、O2分别为两盒的圆心，两盒内区域均处于与盒面垂直的相同匀强磁场中。加在两盒之间的电压变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U0，周期为T0，两盒之间的电场视为匀强电场。O2处放射源放出粒子飘入狭缝，不考虑由于电场变化而产生的磁场影响，不计粒子重力，真空中的光速为c。
（1）若放射源是Pu，
在衰变为
的同时放出一个粒子，衰变过程中释放的核能为
。请写出该衰变方程，并求出衰变过程中的质量亏损
；
（2）若O2处的放射源在t＝0时刻放出质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子的初速度视为零，在电场力作用下向右运动，在
时刻通过O1。
①求两D形盒边界M、N之间的距离；
②若粒子在D1、D2盒内各运动一次后，在
时刻再次到达O1，求磁感应强度B。
（1）若放射源是Pu，
在衰变为的同时放出一个粒子，衰变过程中释放的核能为。请写出该衰变方程，并求出衰变过程中的质量亏损；（2）若O2处的放射源在t＝0时刻放出质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子的初速度视为零，在电场力作用下向右运动，在
时刻通过O1。①求两D形盒边界M、N之间的距离；
②若粒子在D1、D2盒内各运动一次后，在
时刻再次到达O1，求磁感应强度B。
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2 . 如图所示为回旋加速器工作原理示意图，磁感应强度为B的匀强磁场与D形盒面垂直，两盒间的狭缝很小，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。A处粒子源产生的质子在加速器中被加速后射出，质子穿过狭缝的时间可忽略，下列说法正确的是（ ）
| A．质子运动周期是交流电周期的两倍 |
| B．质子的最大动能和D形盒半径无关 |
| C．若只减小交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变长 |
| D．若磁感应强度B增大，交流电周期T必须适当增大才能正常加速质子 |
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3 . 如图所示为一回旋加速器的示意图，已知D形盒中心O处的粒子源产生的带电粒子，经电场加速了n次后，从D形盒出口出来，则（ ）
| A．增大两盒间的电压可增大出射粒子的最大动能 |
B．粒子在第n次通过窄缝前后半径之比为 |
| C．粒子速度逐渐变大时，极板所加交流电的周期也同步变大 |
| D．两盒间的电压变大，粒子在磁场中运动的总时间也变大 |
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4 . 如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对氘核进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（ ）
| A．只增大加速电压U，氘核获得的最大动能增大 |
| B．只增大加速电压U，氘核在回旋加速器中加速次数减少 |
| C．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 |
| D．若要加速质子可只将磁感应强度大小调为原来的一半或只将D形盒缝隙间电场变化周期调为调为原来的2倍 |
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名校
5 . 回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，匀强磁场磁感应强度为B，磁场方向与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压的电压值大小为
，一质量为m、电荷量为+q的粒子从A处飘入狭缝，其初速度视为零，不考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设粒子每次经过狭缝均做加速运动。求：
（1）交流电的频率；
（2）粒子从飘入狭缝至达到最大动能后立即离开加速器所需的总时间t。
，一质量为m、电荷量为+q的粒子从A处飘入狭缝，其初速度视为零，不考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设粒子每次经过狭缝均做加速运动。求：（1）交流电的频率；
（2）粒子从飘入狭缝至达到最大动能后立即离开加速器所需的总时间t。
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名校
6 . 清华大学研究的新型SSMB- EUV光刻技术，用于提供高强度、可调波长的极紫外光源。方案中的同步轨道如图所示，密度分布非常均匀的稳流电子束被导入同步轨道。同步轨道上存在磁感应强度为B的匀强磁场，电子在磁场控制下沿着固定半径的轨道做匀速圆周运动，每转一周，穿越一次加速腔，从中获得能量，如图所示。同步加速器中磁感应强度随电子速度的增加而增加。已知圆形轨道半径为R，电子的质量为m，电荷量为-e，加速腔ab的长度为L，L<< R，当电子进入加速腔时，加速电压的大小始终为U，离开加速腔后，加速腔的电压变为0，加速电场的频率与电子的回旋频率保持同步。已知加速腔外无电场，腔内无磁场，不考虑重力、相对论效应以及粒子间相互作用。
（1）当电子在同步轨道的动能为Ek时，求轨道处的磁感应强度B的大小？
（2）长度为d（d < L）、初动能为Ek的电子束，经加速腔加速一次后长度变为多少？
（3）注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速几次？
（1）当电子在同步轨道的动能为Ek时，求轨道处的磁感应强度B的大小？
（2）长度为d（d < L）、初动能为Ek的电子束，经加速腔加速一次后长度变为多少？
（3）注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速几次？
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2024-03-21更新
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1174次组卷
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3卷引用：江苏省省锡中、省常中、溧阳中学2023-2024学年高三下学期期初调研考试物理试卷
名校
7 . 1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
（1）求交变电场的频率；
（2）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；
（3）求粒子从静止开始加速到出口处在电场和磁场中运动所需的总时间t。
（1）求交变电场的频率；
（2）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；
（3）求粒子从静止开始加速到出口处在电场和磁场中运动所需的总时间t。
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8 . 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，D形盒的半径为R，电源电压大小为U，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近A处。若粒子源产生的粒子（初速度大小不计）电荷量为q，质量为m，下列说法中正确的是（ ）
A．高频交流电源的频率为 |
B．粒子在磁场中运动的总时间为 |
| C．仅增大交流电源的电压可以增大粒子的最大动能 |
| D．不改变交流电源的频率及磁场的磁感应强度，该装置也可以给比荷不同的粒子加速 |
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名校
9 . 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（ ）
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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2024-01-18更新
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243次组卷
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3卷引用：江苏省无锡市江阴市某校2023-2024学年高二下学期3月学情调研物理试题
10 . 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（ ）
），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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