关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列说法正确的是( )
A.与加速器的半径有关,半径越大,能量越大 |
B.与加速器的磁场有关,磁场越强,能量越大 |
C.与加速器的电场有关,电场越强,能量越大 |
D.与带电粒子的质量有关,质量越大,能量越大 |
回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法正确的是( )
A.增大电场的加速电压 | B.增大D形金属盒的半径 |
C.减小狭缝间的距离 | D.减小磁场的磁感应强度 |
如图为一种质谱仪示意图,由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成,若静电分析仪通道的半径为R,其中仅有均匀辐向电场,方向如图所示,磁分析仪中仅有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,问:
(1)为了使位于A处的质量为m、电荷量为q的离子,从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析仪,已知虚线处场强大小均为E,则离子进入静电分析器的初速度为多少?加速电场的电压U应为多大?(离子的重力不计)
(2)离子由P点进入磁分析仪后,最终打在乳胶片上的Q点,该点距入射点P多远?若有一群离子从静止开始通过质谱仪后落在同一点Q,则该群离子有什么共同点?
回旋加速器是用于加速带电粒子流,使之获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间狭缝中形成匀强电场,使粒子每穿过狭缝都得到加速;两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面.离子源置于盒的圆心,释放出电量为q、质量为m的离子,离子最大回旋半径为Rm,磁场强度为B,其运动轨迹如图所示.求:
(1)离子离开加速器时速度多大?
(2)设离子初速度为零,两D形盒间电场的电势差为U,盒间距离为d,求加速到上述能量所需时间(粒子在缝中时间不忽略).
如图甲所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是( )
A.在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1[ |
B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1 |
C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大 |
D.当B一定时,要想粒子获得的最大动能越大,则要求D形盒的面积也越大 |
回旋加速器的核心部分是两个半径为R的D型金属扁盒,如图,盒正中央开有一条窄缝,在两个D型盒之间加交变电压,于是在缝隙中形成交变电场,由于屏蔽作用,在D型盒内部电场很弱,D型盒装在真空容器中,整个装置放在巨大电磁铁的两极之间,磁场方向垂直于D型盒的底面,只要在缝隙中的交变电场的频率不变,便可保证粒子每次通过缝隙时总被加速,粒子的轨道半径不断增大,并逐渐靠近D型盒边缘,加速到最大能量E后,再用特殊的装置将它引出。在D型盒上半面中心出口A处有一正离子源,正离子所带电荷量为q、质量为m,加速时电极间电压大小恒为U。(加速时的加速时间很短,可忽略;正离子从离子源出发时初速为零)。则下列说法正确的是( )
A.增大交变电压U,则正离子在加速器中运行时间将变短 |
B.增大交变电压U,则正离子在加速器中运行时间将不变 |
C.正离子第n次穿过窄缝前后的速率之比为 |
D.回旋加速器所加交变电压的频率为 |
下面说法正确的是( )
A.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上跳起后,将落在起跳点的后方 |
B.楞次总结出了通电导线在磁场中受力方向的判定法则 |
C.回旋加速器利用了电磁感应原理 |
D.做曲线运动的物体其所受到的合外力方向与加速度方向一定在同一直线上 |
粒子回旋加速器的工作原理如图所示,置于真空中的D型金属盒的半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直,高频率交流电的频率为f,加速器的电压为U,若中心粒子源处产生的质子质量为m,电荷量为+e,在加速器中被加速。不考虑相对论效应,则下列说法正确是
A.质子被加速后的最大速度不能超过2πRf |
B.加速的质子获得的最大动能随加速电场U增大而增大 |
C.质子第二次和第一次经过D型盒间狭缝后轨道半径之比为 |
D.不改变磁感应强度B和交流电的频率f,该加速器也可加速a粒子 |
【改编】英国物理学家阿斯顿因首次制成质谱仪,并用此对同位素进行了研究,因此荣获了1922年的诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是
A.该束带电粒子带负电 |
B.速度选择器的P1极板带正电 |
C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,速度越大 |
D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量不一定大 |
如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内匀强磁场和匀强电场的方向相互垂直,磁感应强度为B,电场强度为E,平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片,平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场,下列表述正确的是( )
A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内 |
B.只有速率等于的带电粒子才能通过狭缝P |
C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小 |
D.用质谱仪可以分析同位素 |
如图所示,甲是回旋加速器的原理图,乙是研究自感现象的实验电路图,丙是欧姆表的内部电路图,丁图是动圈式话筒的原理图,下列说法正确的是( )
A.甲图是加速带电粒子的装置,其加速电压越大,带电粒子最后获得的速度越大 |
B.乙图电路开关断开瞬间,灯泡A一定会突然闪亮一下 |
C.丙图在测量电阻前,需两表笔短接,调节R1使指针指向0Ω |
D.丁图利用了电磁感应的原理,声波使膜片振动,从而带动音圈产生感应电流 |
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其结构如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是 ( )
A.离子由加速器的中心附近进入加速器 |
B.离子由加速器的边缘进入加速器 |
C.离子从电场中获得能量 |
D.离子从磁场中获得能量 |
如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是
A.质谱仪是分析同位素的重要工具 |
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 |
C.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B |
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小 |
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图1所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是
A.离子由加速器的中心附近进入加速器 |
B.离子由加速器的边缘进入加速器 |
C.离子从磁场中获得能量 |
D.离子从电场中获得能量 |
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