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（   ）

试卷相关题目

• 1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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• 2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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• 3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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• 4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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• 5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，克服了多级直线加速器的缺点，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步，如图所示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板和C板间，如图所示。带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射人加速电场，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.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

  B.加速电场的方向不需要做周期性的变化

  C.带电粒子每运动一周被加速两次

  D.P1P2=P2P3

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• 6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，接高频交流电源，两盒间的窄缝中形成匀强电场，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（31H）和α粒子（42He），比较它们所需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

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• 7三个电子各具有与磁场方向垂直的速度v、2v、3v，则它们在同一匀强磁场中回旋的半径之比和频率之比为（   ）

  A.1∶2∶3，1∶2∶3

  B.1∶2∶3，1∶1∶1

  C.1∶1∶1，1∶2∶3

  D.1∶1∶1，1∶1∶1

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• 8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，带电粒子在磁场中做圆周运动。下列说法正确的是（   ）

  A.带电粒子开始时是从两盒缝隙中心附近被引入D形金属盒的

  B.带电粒子是从D形金属盒内的磁场中获得能量的

  C.对同一回旋加速器氘核在磁场中运动的周期比质子在磁场中运动的周期小

  D.对确定带电粒子它被最终引出的动能随D形金属盒半径的增大而增大

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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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（   ）

  A.增大匀强电场间的加速电压

  B.增大磁场的磁感应强度

  C.减小狭缝间的距离

  D.增大D形金属盒的半径

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• 10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形金属盒，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.匀强磁场的磁感应强度

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