如圖所示為回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個靠得非常近的D形盒，兩盒分別和一高頻交流電源的兩極相連，交流高頻電源的電壓為U，勻強磁場分布在兩D形盒內(nèi)且垂直D形盒所在平面，磁感應(yīng)強度為B，在D形盒中央S點處放有粒子源．粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（設(shè)粒子的初速度為零）被回旋加速器加速，設(shè)D形盒的最大半徑為R，則（　　）
分析：粒子先在電場中加速，然后進入磁場，做勻速圓周運動，半圓周后后，粒子再次進入電場，此時電源交換電極，粒子繼續(xù)加速．磁場周期T=
2πm
qB
，是定值，保持電場與磁場周期相同，則粒子可一直加速．
解答：解：A、交流電
T
2
時間，改變一次方向．
T
2
=
1
2f
=
πm
qB
，f=
qB
2πm
，故A錯誤；
B、半徑為R時，qvB=
mv2
R
，v=
qBR
m
，E=
1
2
mv2=
B2q2R2
2m
，故B錯誤；
C、一次加速為qU，設(shè)加速n次，則nqU=E，n=
B2qR2
2mU
，故C錯誤；
D、加速n次，故運動
n
2
故個周期，總時間
n
2
T=
B2qR2
4m
2πm
qB
=
πBR2
2U
，故D正確；
故選D
點評：此題重在理解回旋加速器原理，加速電場半個周期改變一次反響，與磁場周期相同，保證粒子在電場中一直加速，在磁場中旋轉(zhuǎn)．進行計算時，把握好在電場和磁場中運動時間的關(guān)系．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示為回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個D形盒，兩盒分別和一高頻交流電源的兩極相連，高頻電源的電壓為U，勻強磁場垂直D形盒平面，磁感應(yīng)強度為B，在D形盒中央s點處放有粒子源．當(dāng)粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（設(shè)粒子的初速度為0），然后被回旋加速器加速，設(shè)D形盒的最大半徑為R，則（　　）
A、所加高頻交流電的頻率應(yīng)是
Bq
πm
B、所加高頻交流電的頻率應(yīng)是
Bq
2πm
C、粒子離開加速器前被加速的次數(shù)為
B2qR2
mU
D、粒子離開加速器時的動能是
B2q2R2
2m

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示為回旋加速器的示意圖．它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫，兩個D型盒處在勻強磁場中并接在高頻交變電源上．在D1盒中心A處有離子源，它產(chǎn)生并發(fā)出的a粒子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進入D2盒中．在磁場力的作用下運動半個圓周后，再次經(jīng)狹縫電壓加速．為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致．如此周而復(fù)始，速度越來越大，運動半徑也越來越大，最后到達D型盒的邊緣，以最大速度被導(dǎo)出．已知a粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強度為B，D型盒的半徑為R，設(shè)狹縫很窄，粒子通過狹縫的時間可以忽略不計，設(shè)a粒子從離子源發(fā)出時的初速度為零．（不計a粒子重力）求：
（1）a粒子第一次被加速后進入D2盒中時的速度大小；
（2）a粒子被加速后獲得的最大動能Ek和交變電壓的頻率f
（3）a粒子在第n次由D1盒進入D2盒與緊接著第n+1次由D1盒進入D2盒位置之間的距離△x．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示為回旋加速器的原理示意圖，其核心部分是兩個靠得非常近的D形盒，兩盒分別和一高頻交流電源的兩極相連，交流高頻電源的電壓為U，勻強磁場分布在兩D形盒內(nèi)且垂直D形盒所在平面，磁感應(yīng)強度為B，在D形盒中央S點處放有粒子源．粒子源放出質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（設(shè)粒子的初速度為零）被回旋加速器加速，設(shè)D形盒的最大半徑為R，則（　�。�
A．所加高頻交流電的頻率應(yīng)是
Bq
πm
B．粒子離開加速器的動能是
B2q2R2
m
C．粒子離開加速器前被加速的次數(shù)為
B2q2R2
mU
D．粒子在回旋加速器中運動的時間為
πBR2
2U
精英家教網(wǎng)

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科目：高中物理 來源：2013年北京市海淀區(qū)高考物理二模試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示為回旋加速器的示意圖．它由兩個鋁制D型金屬扁盒組成，兩個D形盒正中間開有一條狹縫，兩個D型盒處在勻強磁場中并接在高頻交變電源上．在D1盒中心A處有離子源，它產(chǎn)生并發(fā)出的a粒子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進入D2盒中．在磁場力的作用下運動半個圓周后，再次經(jīng)狹縫電壓加速．為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運動的周期一致．如此周而復(fù)始，速度越來越大，運動半徑也越來越大，最后到達D型盒的邊緣，以最大速度被導(dǎo)出．已知a粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時電極間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強度為B，D型盒的半徑為R，設(shè)狹縫很窄，粒子通過狹縫的時間可以忽略不計，設(shè)a粒子從離子源發(fā)出時的初速度為零．（不計a粒子重力）求：
（1）a粒子第一次被加速后進入D2盒中時的速度大��；
（2）a粒子被加速后獲得的最大動能Ek和交變電壓的頻率f
（3）a粒子在第n次由D1盒進入D2盒與緊接著第n+1次由D1盒進入D2盒位置之間的距離△x．

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