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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名校
2 . 图甲是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，并与高频电源相连。带电粒子从静止开始运动的速率v随时间t变化如图乙，已知tn时刻粒子恰射出回旋加速器，不考虑相对论效应、粒子所受的重力和穿过狭缝的时间，下列判断正确的是（ ）
| A．同一D形盒中粒子的相邻轨迹半径之差随时间变化减小 |
| B．v1:v2:v3=1:2:3 |
C．粒子在电场中的加速次数为 |
| D．t3－t2>t2－t1 |
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名校
3 . 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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4 . 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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1104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
5 . 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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6 . 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
7 . 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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233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
8 . 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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名校
9 . 如图所示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MN板间，两虚线中间区域无电场和磁场，带正电粒子从
处以速度
沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
处以速度沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）| A．D形盒中的磁场方向垂直于纸面向外 |
| B．加速电场方向需要做周期性的变化 |
| C．粒子每运动一周半径的增加量都相等 |
| D．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变 |
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2024-01-11更新
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406次组卷
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3卷引用：江苏省盐城中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题
江苏省盐城中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题黑龙江省龙东地区五校2023-2024学年高二上学期期末联考物理试卷（已下线）选择性必修二 第一章 课时04 质谱仪与回旋加速器 进阶拓展
名校
10 . 劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器（如图甲所示），其原理如图乙所示，加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。两盒间留有空隙，现对氚核（
）加速，所需的高频电源的频率为f，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
）加速，所需的高频电源的频率为f，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
A．氚核的质量为 |
| B．高频电源的电压越大，氚核最终射出回旋加速器的速度越大 |
| C．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 |
D．该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（ ）加速 |
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2024-01-10更新
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336次组卷
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2卷引用：江苏省南通市如东中学，如东一高等四校2023-2024学年高三上学期12月学情调研物理试题
