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-最需题库

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1关于回旋加速器，下列说法正确的是（）
A.离子从磁场中获得能量
B.离子由加速器的中心附近进入加速器
C.增大加速器的加速电压，则粒子离开加速器时的动能将变大
D.将D形盒的半径加倍，离子获得的动能将增加为4倍
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2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两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，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面的匀强磁场中，如图所示，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（电荷电量为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.减小D形金属盒的半径
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3回旋加速器以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同匀强磁场，方向垂直纸面向里。一质量m电量+q的带电粒子，以初速度V1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，再进入电场做匀加速运动，后第二次进入磁场中运动…，粒子在电场和磁场中不断交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，…以此类推。则（）
A.粒子第一次经过电场电场力做功
B.粒子第三次经过磁场洛仑兹力做功
C.粒子第五次经过电场时电场强度大小
D.粒子第七次经过电场所用时间
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4回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。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，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子由加速器的中心附近进入加速器，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和α粒子（氚核和α粒子质量比为3：4，电荷量之比为1：2），则以下说法正确的是（）
A.加速α粒子的交流电源的周期较大，α粒子获得的最大动能较小
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.若增大加速电压，氚核获得的最大动能增大
D.若增大加速电压，氚核在加速器中运动的总时间变短
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51930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，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出，下列说法正确的是（）
A.其它条件不变时，增大D形盒半径R，质子的最终能量E将增大
B.其它条件不变时，只增大加速电压U，质子的最终能量E将增大
C.加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速
D.要使质子每次通过电场时总是加速，则质子在磁场中运动的周期与电压变化的周期相等
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6关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是（）
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，能量越小
C.与加速器的电场有关，电场越强，能量越大
D.与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大
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7回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，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能得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直盒面向下，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。如果用同回旋加速器分别加速氚核(31H)和α粒子(42He)，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，下列说法正确的有（）
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
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8如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核（）和氦核（）。下列说法中正确的是（）
A.它们的最大速度相同
B.它们的最大动能相同
C.它们在D形盒中运动的周期相同
D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
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9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匀强电场，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面的匀强磁场中，如图所示，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.减小磁场的磁感应强度
D.增大D形金属盒的半径
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10劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（）
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于α粒子(含两个质子，两个中子)加速
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