歐洲強子對撞機(jī)在2010年初重新啟動，并取得了將質(zhì)子加速到1.18萬億ev的階段成果，為實現(xiàn)質(zhì)子對撞打下了堅實的基礎(chǔ)。質(zhì)子經(jīng)過直線加速器加速后進(jìn)入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過位置A時都會被加速（圖1），當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后，再將它們分成兩束引導(dǎo)到對撞軌道中，在對撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運動，并最終實現(xiàn)對撞 （圖2）。質(zhì)子是在磁場的作用下才得以做圓周運動的。下列說法中正確的是（   ）

A．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減小

B．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變

C．質(zhì)子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減小

D．質(zhì)子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變

（10分）質(zhì)譜儀原理如圖，a為粒子加速器電壓為u₁，b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感強度為B₁，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感強度為B₂，今有一質(zhì)量為m，電量為+e的電子（不計重力），經(jīng)加速后，該離子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運動，求：
（1）粒子的速率v
（2）速度選擇器的電壓u₂
（3）粒子在B₂的磁場中做勻速圓周運動的半徑R

用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的4倍，原則上可采用下列哪幾種方法：（     ）

A．將其磁感應(yīng)強度增大為原來的2倍

B．將其磁感應(yīng)強度增大為原來的4倍

C．將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍

D．將D形金屬盒的半徑增大為原來的4倍

如圖所示，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進(jìn)入電勢差為U的電場中加速后垂直進(jìn)入磁場強度為B的磁場中，不計粒子從離子源射出時的速度，求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場時的速度大�。�
（2）帶電粒子進(jìn)入磁場的偏轉(zhuǎn)半徑？

如圖所示為測定帶電粒子比荷（）的裝置，粒子以一定的初速度進(jìn)入并沿直線通過速度選擇器，速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度和電場強度 速度選分別為B和E。然后粒子通過平板S上的狹縫P，進(jìn)入另一勻強磁場，最終打在能記錄粒子位置的膠片A_lA₂上。下列表述正確的是            （   ）

A．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里

B．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于

C．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小

D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大

（8分）如圖所示是質(zhì)譜儀示意圖，圖中離子源S產(chǎn)生電荷量為q的離子，經(jīng)電壓為U的電場加速后，由A點垂直射人磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中，經(jīng)過半個圓周，打在磁場邊界底片上的P點，測得PA=d，求離子的質(zhì)量m。

（8分）如圖所示，回旋加速器的半徑為R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，高頻電場的電壓為U，S₀為粒子源，S’為引出口．若被加速的粒子質(zhì)量為m,電荷量為q，設(shè)帶電粒子質(zhì)量不變，且不考慮粒子從粒子源射出時的能量．問：
（1）外加電場的變化周期為多少？
（2）粒子從加速器中射出時的能量為多少？
（3）粒子以加速器中被加速的時間共為多少？

1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計出了回旋加速器�；匦�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，兩盒間的狹縫距離為d，。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，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。
（1）求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；
（2）求粒子從靜止開始加速到出口處(電場和磁場)所需的總時間t；

關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲的能量（   ）

A．與加速器的半徑有關(guān), 半徑越大, 能量越大

B．與加速器的磁場有關(guān), 磁場越強, 能量越大?

C．與加速器的電場有關(guān), 電場越強, 能量越大

D．與帶電粒子的質(zhì)量和電量均有關(guān), 質(zhì)量和電量越大, 能量越大?

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�，F(xiàn)用回旋加速器加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增大為原來的4倍，可以（           ）

A．將D型金屬盒的半徑增大為原來的2倍

B．將磁場的磁感應(yīng)強度增大為原來的4倍

C．將加速電場的電壓增大為原來的4倍

D．將加速電場的頻率增大為原來的4倍