美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器,應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點,能使帶電粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量。如圖所示為改進后的回旋加速器的示意圖,其中距離很小的盒縫間的加速電場的場強大小恒定,且被限制在A、C板間,帶電粒子從P0處靜止釋放,并沿電場線方向進入加速電場,經(jīng)加速后進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動,對于這種回旋加速器,下列說法正確的是

A.帶電粒子每運動一周被加速一次
B.P1P2=P2P3
C.粒子能達到的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)
D.加速電場的方向需要做周期性的變化
A

試題分析:據(jù)題意,由于加速電場只在實線部分有,則帶電粒子運動一周,經(jīng)過加速電場一次,故應(yīng)該被加速一次,選項A正確而D選項錯誤;據(jù)圖有:,由于帶電粒子經(jīng)過加速電場時有:,經(jīng)過處理得到:,即,同理有:,故B選項錯誤;據(jù)可知,帶電粒子的最大速度有D形盒半徑?jīng)Q定,故C選項錯誤。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在矩形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙平面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B=5.0×10-2T,矩形區(qū)域長為
2
3
5
m,寬為0.2m,在AD邊中點O處有一放射源,某時刻,放射源沿紙面向磁場中各方向均勻地輻射出速率均為v=2×l06m/S的某種帶正電粒子,帶電粒子質(zhì)量m=1.6×10-27kg.電荷量為q=+3.2×l0-19C(不計粒子重力),求:
(1)帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑為多大?
(2)從BC邊界射出的粒子中,在磁場中運動的最短時間為多少?
(3)若放射源向磁場內(nèi)共輻射出了N個粒子,求從CD邊界射出的粒子有多少個?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置.其核心部分是分別與高頻交流電源的兩極相連的兩個D形盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中.關(guān)于回旋加速器,下列說法中正確的是( 。
A.磁場對帶電粒子的洛倫茲力對粒子不做功,因此帶電粒子從D形盒射出時的動能與磁場的強弱無關(guān)
B.狹縫間的電場對粒子起加速作用,因此加速電壓越大,帶電粒子從D形盒射出時的動能越大
C.用同一回旋加速器分別加速不同的帶電粒子,一般要調(diào)節(jié)交變電場的頻率
D.帶電粒子做一次圓周運動,被加速兩次,因此交變電場的周期應(yīng)為圓周運動周期的二倍

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,A選項中的是回旋加速器的原理圖,B選項中的是研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖,C選項中的是歐姆表的內(nèi)部電路圖,D選項中的圖是動圈式話筒的原理圖,下列說法正確的是( 。
A.
是加速帶電粒子的裝置,其加速電壓越大,帶電粒子最后獲得的速度越大
B.
電路開關(guān)斷開瞬間,燈泡A一定會突然閃亮一下
C.
在測量電阻前,需兩表筆短接,調(diào)節(jié)R1使指針指向0Ω
D.
利用了電磁感應(yīng)的原理,聲波使膜片振動,從而帶動音圈產(chǎn)生感應(yīng)電流

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

回旋加速器在核科學(xué)、核技術(shù)、核醫(yī)學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,有力地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.回旋加速器的工作原理如圖所示,置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子,質(zhì)量為m、電荷量為+q ,在加速器中被加速,設(shè)粒子初速度為零,加速電壓為U ,加速過程中不考慮重力作用和相對論效應(yīng)。下列說法正確的是
A.粒子在回旋加速器中運動時,隨軌道半徑r的增大,盒中相鄰軌道的半徑之差減小
B.粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間約為
C.粒子能獲得的最大動能跟加速器磁感應(yīng)強度無關(guān)
D.加速電壓越大粒子能獲得的最大動能越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)如圖所示,回旋加速器D形盒的半徑為R,用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子,使質(zhì)子由靜止加速到能量為Ek,由A孔射出,求:

(1)加速器中勻強磁場B的方向和大小;
(2)加速器中交變電場的周期;
(3)設(shè)兩D形盒間的加速電壓為U,質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加,加速到上述能量所需時間(不計在電場中的加速時間)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔,內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場,且與圓心O1等距各點的電場強度大小相等。磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計),經(jīng)加速電場加速后,從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動,并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出,并進入收集器。已知加速電場的電壓為U,磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強度大小為B。

(1)請判斷磁分析器中磁場的方向;
(2)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大。
(3)求磁分析器中Q點與圓心O2的距離d。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其主體部分是兩個D形金屬盒.兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強磁場中,a、b分別與高頻交流電源兩極相連接,下列說法正確的是
A.離子從磁場中獲得能量
B.離子從電場中獲得能量
C.帶電粒子的運動周期是變化的
D.增大金屬盒的半徑可使粒子射出時的動能增加

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

兩個相同的回旋加速器,分別接在加速電壓U1U2的高頻電源上,且 U1>U2,有兩個相同的帶電粒子分別在這兩個加速器中運動,設(shè)兩個粒子在加速器中運動的時間分別為t1t2,獲得的最大動能分別為Ek1Ek2,則(   )
A.t1<t2 ,Ek1 >Ek2B.t1=t2 , Ek1<Ek2
C.t1> t2 ,Ek1=Ek2D.t1<t2 ,Ek1=Ek2

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