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，加速時電極間電壓大小恒為U。（加速時的加速時間很短，可忽略；正離子從離子源出發(fā)時初速為零）。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

 

【答案】

AC

【解析】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，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： 題型：

精英家教網(wǎng)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，加速時電極間電壓大小恒為U．（加速時的加速時間很短，可忽略；正離子從離子源出發(fā)時初速為零）．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)行時間將不變
C、正離子第n次穿過窄縫前后的速率之比為
vn-1
vn
=
n-1
n
D、回旋加速器所加交變電壓的頻率為
6mE
2πmR

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科目：高中物理 來源： 題型：

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，加速時電極間電壓大小恒為U。（加速時的加速時間很短，可忽略；正離子從離子源出發(fā)時初速為零）。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

 

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科目：高中物理 來源：2013-2014學(xué)年北京市東城區(qū)普通校高三12月聯(lián)考物理試卷（解析版） 題型：計算題

（14分）1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題。現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。某型號的回旋加速器的工作原理如圖（甲）所示，圖（乙）為俯視圖。回旋加速器的核心部分為兩個D形盒，分別為D1、D2。D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進(jìn)入加速電場的初速度不計。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，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）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)人D2盒時的速度大小v1；

（2）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)人D2盒后運(yùn)動的軌道半徑r1；

（3）求質(zhì)子從靜止開始加速到出口處所需的時間t。

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題。現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。

    某型號的回旋加速器的工作原理如圖15（甲）所示，圖15（乙）為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚�D形盒，分別為D1、D2。D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進(jìn)入加速電場的初速度不計。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，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）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)人D2盒時的速度大小v1；

（2）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)人D2盒后運(yùn)動的軌道半徑r1；

（3）求質(zhì)子從靜止開始加速到出口處所需的時間t。

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