回旋加速器的核心部分是兩個半徑為R的D型金屬扁盒,如圖,盒正中央開有一條窄縫,在兩個D型盒之間加交變電壓,于是在縫隙中形成交變電場,由于屏蔽作用,在D型盒內(nèi)部電場很弱,D型盒裝在真空容器中,整個裝置放在巨大電磁鐵的兩極之間,磁場方向垂直于D型盒的底面,只要在縫隙中的交變電場的頻率不變,便可保證粒子每次通過縫隙時(shí)總被加速,粒子的軌道半徑不斷增大,并逐漸靠近D型盒邊緣,加速到最大能量E后,再用特殊的裝置將它引出。在D型盒上半面中心出口A處有一正離子源,正離子所帶電荷量為q、質(zhì)量為m,加速時(shí)電極間電壓大小恒為U。(加速時(shí)的加速時(shí)間很短,可忽略;正離子從離子源出發(fā)時(shí)初速為零)。則下列說法正確的是
A.增大交變電壓U,則正離子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短
B.增大交變電壓U,則正離子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將不變
C.正離子第n次穿過窄縫前后的速率之比為
D.回旋加速器所加交變電壓的頻率為
AC
增大交變電壓U,帶電粒子速度增大的比較快,在D型盒的偏轉(zhuǎn)周期數(shù)減小,在加速器中的運(yùn)動時(shí)間變短,A對;B錯;正離子每穿過一次窄縫被加速一次,第n-1次加速后獲得的速度,第n次加速后獲得的速度,可求出兩速度之比為,C對;要想達(dá)到同步加速的目的需要讓交變電場的頻率與帶電粒子偏轉(zhuǎn)的頻率相等,所以交變電場的頻率為,帶電粒子飛出時(shí),所以頻率為,D錯;
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

回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置,如圖為回旋加速器的示意圖.D1、D2是兩個中空的鋁制半圓形金屬扁盒,在兩個D形盒正中間開有一條狹縫,兩個D形盒接在高頻交流電源上.在D1盒中心A處有粒子源,產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進(jìn)入D2盒中.兩個D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中,帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)過半個圓周后,再次到達(dá)兩盒間的狹縫,控制交流電源電壓的周期,保證帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)再次被加速.如此,粒子在做圓周運(yùn)動的過程中一次一次地經(jīng)過狹縫,一次一次地被加速,速度越來越大,運(yùn)動半徑也越來越大,最后到達(dá)D形盒的邊緣,沿切線方向以最大速度被導(dǎo)出.已知帶電粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)狹縫間電壓大小恒為U,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D形盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d.設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零,不計(jì)粒子受到的重力,求:
(1)帶電粒子能被加速的最大動能Ek;
(2)帶電粒子在D2盒中第n個半圓的半徑;
(3)若帶電粒子束從回旋加速器輸出時(shí)形成的等效電流為I,求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率
.
P

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說法正確的是(  )
A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器
B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器
C.離子從磁場中獲得能量
D.離子從電場中獲得能量

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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,其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒。兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速。兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示。在保持勻強(qiáng)磁場和加速電壓不變的情況下用同一裝置分別對質(zhì)子()和氦核()加速,則下列說法中正確的是(  )
A.質(zhì)子與氦核所能達(dá)到的最大速度之比為l:2
B.質(zhì)子與氦核所能達(dá)到的最大速度之比為2:l
C.加速質(zhì)子、氦核時(shí)交流電的周期之比為2:l
D.加速質(zhì)子、氦核時(shí)交流電的周期之比為l:2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有A、B、C、D四個離子,它們帶等量的同種電荷,質(zhì)量關(guān)系mA=mB<mC=mD,以不等的速度vA<vB=vC<vD進(jìn)入速度選擇器后,只有兩種離子從速度選擇器中射出,進(jìn)入B2磁場,由此可以判斷

A.離子應(yīng)帶負(fù)電
B.進(jìn)入B2磁場的離子是C、D離子
C.到達(dá)b位置的是C離子
D.到達(dá)a位置的是C離子

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置.其核心部分是兩個D型金屬盒,置于勻強(qiáng)磁場中,兩盒分別與高頻電源相連。則下列說法正確的是( D  )
A.離子做圓周運(yùn)動的周期隨半徑增大
B.離子從磁場中獲得能量
C.帶電粒子加速所獲得的最大動能與加速電壓的大小有關(guān)
D.帶電粒子加速所獲得的最大動能與金屬盒的半徑有關(guān)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

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,電量為q的質(zhì)子,質(zhì)子每次經(jīng)過電場區(qū)時(shí),都恰好被電壓為U的電場加速,且電場可視為勻強(qiáng)電場,使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后,由A孔射出 。下列說法正確的是(     ) 
A.若加速電壓U越高,質(zhì)子的能量E將越大。
B.若D形盒半徑R越大,質(zhì)子的能量E將越大。
C.若加速電壓U越高,質(zhì)子在加速器中的運(yùn)動時(shí)間將越長。
D.若加速電壓U越高,質(zhì)子在加速器中的運(yùn)動時(shí)間將越短。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖15-5-20所示,有a、b、c、d四個離子,它們帶同種電荷且電荷量相等,它們的速率關(guān)系為va<vb=vc<vd,質(zhì)量關(guān)系為ma=mb<mc=md.進(jìn)入速度選擇器后,有兩種離子從速度選擇器中射出,由此可以判定(    )

圖15-5-20
A.射向P1的是a粒子B.射向P2的是b粒子
C.射向A1的是c粒子D.射向A2的是d粒子

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,垂直紙面的兩平行金屬板M、N之間加有電壓,M板上O1處有一粒子源,可不斷產(chǎn)生初速度為零的帶正電粒子,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,N板右側(cè)是一半徑為R的接地金屬圓筒,圓筒垂直于紙面且可繞中心軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。O2為N板上正對O1的小孔,O3、O4為圓筒某一直徑兩端的小孔,開始時(shí)O1、O2、O3、O4在同一水平線上。在圓簡上方垂直紙面放置一熒光屏,熒光屏與直線O1O2平行,圓筒轉(zhuǎn)軸到熒光屏的距離OP=3R。不計(jì)粒子重力及粒子間相互作用。

(1)若圓筒靜止且圓筒內(nèi)不加磁場,粒子通過圓筒的時(shí)間為t,求金屬板MN上所加電壓U
(2)若圓筒內(nèi)加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,圓筒繞中心軸以某一角速度逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)MN間的電壓使粒子持續(xù)不斷地以不同速度從小孔O2射出電場,經(jīng)足夠長的時(shí)間,有的粒子打到圓筒上被吸收,有的通過圓筒打到熒光屏上產(chǎn)生亮斑。如果在熒光屏PQ范圍內(nèi)的任意位置均會出現(xiàn)亮斑,。求粒子到達(dá)熒光屏?xí)r的速度大小的范圍
(3)在第(2)問情境中,若要使進(jìn)入圓筒的粒子均能從圓筒射出來,求圓筒轉(zhuǎn)動的角速度

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