高中物理质谱仪和回旋加速器的工作原理试题

如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子（电荷量为q、质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是（   ）

A．增大匀强电场间的加速电压

B．减小狭缝间的距离

C．增大磁场的磁感应强度

D．增大D形金属盒的半径

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，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．离子由加速器的边缘进入加速器

B．离子从磁场中获得能量

C．离子从电场中获得能量

D．增大电场间的电压，带电粒子的最大动能也增大

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源两极相连接的两个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形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为．若用回旋加速器加速质子（氢核）时，匀强磁场的磁感应强度为，高频交流电的频率为．质子质量为，电荷量为．则下列说法正确的是 （  ）

A．高频交流电频率应为

B．质子被加速后的最大动能不可能超过

C．质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关

D．不改变和，该回旋加速器也能用于加速粒子（即氦核）

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得高能量带电粒子方面前进了一步.如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，如图所示.带电粒子从P₀处以速度v₀沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动.对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是(   )

A．带电粒子每运动一周被加速两次  
B．带电粒子每运动一周P₁P₂=P₂P₃
C.加速电场方向需要做周期性的变化
D.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示.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．离子从磁场中获得能量

D．离子从电场中获得能量

如图是质谱仪的工作原理示意图．现有一束几种不同的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器（速度选择器内有相互正交的匀强电场E和匀强磁场B₁），离子束保持原运动方向未发生偏转．接着进入另一匀强磁场B₂，发现这些离子分成几束．最后打到极板s上，由此可得结论（ ）

A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

B．这些离子在B2中的运动时间相同

C．这些离子的电量一定不相同

D．这些离子的比荷一定不相同

(12分)如图14所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出，求：

(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小；
(2)设两D形盒间距为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电
场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数；
(3)加速到上述能量所需时间．

回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图1所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核(₁³H)和α粒子(₂⁴He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有         (　　)

A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大

B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小

C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小

D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大

回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经过多次加速获得巨大速度的一种仪器，其工作原理如图所示，下列说法中正确的是（  ）

A．粒子做匀速圆周运动，每加速一次半径变大

B．粒子由运动到比粒子由运动到所用时间少

C．粒子的轨道半径与它的速率无关

D．粒子的运动周期和运动速率成正比

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部分如图所示．匀强磁场垂直D 形盒底面，两盒分别与交流电源相连．则下列说法中正确的是（ ）

A．加速器的半径越大，粒子射出时获得的动能越大

B．粒子获得的最大动能由交变电源的电压决定

C．加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速

D．粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步

如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的是

A．加速的次数	B．加速电压的大小
C．金属盒的半径	D．匀强磁场的磁感强度

用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可采用下列哪几种方法：（     ）

A．将其磁感应强度增大为原来的2倍

B．将其磁感应强度增大为原来的4倍

C．将D形金属盒的半径增大为原来的2倍

D．将D形金属盒的半径增大为原来的4倍

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．减小磁场的磁感应强度
C．减小狭缝间的距离	D．增大磁场的磁感应强度

回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是（ ）

A．离子从磁场中获得能量

B．离子从电场中获得能量

C．带电粒子的运动周期是变化的

D．增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加