1 . 回旋加速器是获取高能粒子的重要工具，被广泛应用于科学研究和医学治疗中。回旋加速器的工作原理如图甲所示，真空中两个相同的半圆形区域
和
的圆心分别为
、
，两半圆形区域内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场。两区域间狭缝的宽度为
，在狭缝间施加如图乙所示的交变电压，电压值的大小为
。
时刻，在点由静止释放质量为
、电荷量为
带电粒子，粒子经过狭缝的时间不能忽略，粒子在狭缝间的运动可视为匀变速直线运动，交变电压的变化周期
，匀强磁场感应强度的大小
，不计粒子重力及粒子的相对论效应，求
（1）粒子第一次在区域内做匀速圆周运动的轨道半径；
（2）粒子从开始释放到第二次刚离开区域所用的时间；
（3）若半圆形区域的直径足够大，粒子在磁场中运动的最大速度。
和的圆心分别为、，两半圆形区域内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场。两区域间狭缝的宽度为，在狭缝间施加如图乙所示的交变电压，电压值的大小为。时刻，在点由静止释放质量为、电荷量为带电粒子，粒子经过狭缝的时间不能忽略，粒子在狭缝间的运动可视为匀变速直线运动，交变电压的变化周期，匀强磁场感应强度的大小，不计粒子重力及粒子的相对论效应，求（1）粒子第一次在
区域内做匀速圆周运动的轨道半径；（2）粒子从开始释放到第二次刚离开
区域所用的时间；（3）若半圆形区域的直径足够大，粒子在磁场中运动的最大速度。
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2 . 回旋加速器两个D形金属盒和一高频交流电源两极相连，金属盒半径为R，电源电压大小为U，两盒间狭缝的间距为d，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。若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，初速度为0，不考虑粒子在电场中的运动时间。则下列说法正确的是（ ）
A．所加高频交流电源的频率为 |
B．粒子第二次与第一次在磁场中做圆周运动的半径之比为 |
C．粒子从粒子源射出至动能达到最大所需的时间为 |
D．粒子从粒子源射出至离开回旋加速器在电场中走过的路程为 |
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3 . 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。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，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．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，在加速器中被加速，设粒子初速度为零，加速电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应。下列说法正确的是（ ）
，在加速器中被加速，设粒子初速度为零，加速电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应。下列说法正确的是（ ）
| A．粒子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，盒中相邻轨道的半径之差减小 |
B．粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为 |
C．粒子能获得的最大动能 跟加速器磁感应强度有关 |
| D．加速电压越大粒子能获得的最大动能越大 |
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4 . 回旋加速器的主要结构如图所示，两个D形金属盒间接高频交流电源，且两金属盒置于与盒面垂直的匀强磁场中，两金属盒间的狭缝宽度很小。粒子源S位于金属盒的圆心处，粒子源射出的粒子的初速度可以忽略。现用回旋加速器分别加速两种不同的粒子a、b，a、b的质量之比为
，电荷量之比为
，已知狭缝间的加速电压大小恒为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形金属盒的半径为R，狭缝之间的加速距离为d。不计粒子受到的重力，则（ ）
，电荷量之比为，已知狭缝间的加速电压大小恒为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形金属盒的半径为R，狭缝之间的加速距离为d。不计粒子受到的重力，则（ ）
| A．要使粒子a、b每经过狭缝都被加速，交变电压的频率不相同 |
| B．粒子a、b所能达到的最大动能相等 |
C．粒子a、b在D形金属盒中运动第n个半圆的半径之比为 |
| D．粒子a、b在达到最大动能的过程中，通过狭缝的次数之比为 |
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5 . 如图所示为回旋加速器的工作原理示意图，两个D形盒的正中间有狭缝，狭缝宽度为d，狭缝之间存在匀强电场，电场强度为E。两个半径为R的D形盒接上高频交流电，并处在匀强磁场中。在D1的中心A处有一个粒子源，它产生并发出质量为m、电量为+q的带电粒子，粒子的初速度视为0，经加速后从D形盒的边缘以速度v飞出，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）
| A．电场强度E越大，粒子从D形盒飞出时的速度v越大 |
B．粒子在狭缝之间运动的总时间为 |
C．粒子在磁场中的运动时间为 |
D．粒子在电场中第2次加速的时间是第3次加速时间的 倍 |
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名校
6 . 如图，回旋加速器两个D形金属盒分别与高频交流电源两极相接，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A位于盒的圆心，两D形盒的半径为R，两盒间的狭缝很小。粒子源释放的粒子电荷量为q，质量为m，下列说法正确的是（ ）
A．所接交流电源的频率 |
B．粒子加速后获得的最大动能 |
C．若两盒间加速电压为U，则粒子从释放到离开出所需时间为 |
| D．若增大两盒间的加速电压，则粒子离开出口时的动能也增大 |
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7 . 劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略，磁感应强度大小为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质子初速度可忽略不计，质子的质量为m、电荷量为
，在加速器中被加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法错误的是（ ）
，在加速器中被加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法错误的是（ ）
A．质子被加速后的最大速度不可能超过 |
| B．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 |
| C．质子离开回旋加速器时的最大动能与交流电频率f成正比 |
| D．质子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后在磁场中做圆周运动的轨道半径之比为1∶2 |
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2024-04-11更新
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136次组卷
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2卷引用：山东省百师联盟2023-2024学年高二下学期大联考物理试题
名校
8 . 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。下列说法正确的是（ ）
，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。下列说法正确的是（ ）
| A．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 |
| B．带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的时间与加速电压U的大小无关 |
| C．质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒的半径成正比 |
D．该加速器加速质量为 、电荷量为 的 粒子时，交流电频率应变为 |
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9 . 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，置于真空中的两个D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场方向与盒面垂直。两D形盒之间所加的交流电压为U，粒子质量m、电荷量为q的粒子从D形盒一侧圆心处开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后粒子从D形盒边缘射出。求：
（1）粒子从D形盒边缘射出时的动能；
（2）粒子被加速的次数。
（1）粒子从D形盒边缘射出时的动能；
（2）粒子被加速的次数。
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2024-03-15更新
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296次组卷
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3卷引用：山东省枣庄市第一中学2023-2024学年高二下学期月考（安培力和洛伦兹力、电磁感应）物理试题
山东省枣庄市第一中学2023-2024学年高二下学期月考（安培力和洛伦兹力、电磁感应）物理试题山东省枣庄市第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷（已下线）2019人教版课后习题 选择性必修2 第一章 4.质谱仪与回旋加速器变式题
10 . 某同步加速器的简化模型如图所示。
、
为两块中心开有小孔的平行金属板。时刻，质量为、电荷量为
的带正电粒子A（不计重力）从板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当粒子进入两板间时，两板间的电势差变为，粒子得到第一次加速；当粒子离开板时，两板上的电势差立即变为零。两板外部环形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场，粒子在磁场作用下做半径为
的圆周运动，远大于板间距离。粒子经电场多次加速，动能不断增大，为使保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
、为两块中心开有小孔的平行金属板。时刻，质量为、电荷量为的带正电粒子A（不计重力）从板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当粒子进入两板间时，两板间的电势差变为，粒子得到第一次加速；当粒子离开板时，两板上的电势差立即变为零。两板外部环形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场，粒子在磁场作用下做半径为的圆周运动，远大于板间距离。粒子经电场多次加速，动能不断增大，为使保持不变，磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。下列说法正确的是（ ）| A．环形区域内磁场方向垂直纸面向里 |
B．粒子绕行 周回到板时的速度大小为 |
C．粒子绕行第周时的磁感应强度为 |
D．粒子在绕行的第周内电场力对 做功的平均功率为 |
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