万考题-全国中小学题库

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1．回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图20为回旋加速器的示意图．D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上．在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中．两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速．如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出．已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d．设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：

带电粒子能被加速的最大动能E_k和交变电压的频率f；

带电粒子在D₂盒中第1个半圆的半径和第n个半圆的半径；

若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率P．

难度：中等题型:常考题来源：质谱仪和回旋加速器+++++++3 33

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2．如图所示为质谱仪的示意图．速度选择器部分的匀强电场场强E，匀强磁场的磁感应强度为B₁；偏转分离器的磁感应强度为B₂ ．一质量为m，电荷量为+q的带电微粒进入速度选择器．不计带电微粒的重力．求：

能通过速度选择器的粒子速度有多大？

微粒进入偏转分离器后，在磁场中运动的半径为多大？

难度：中等题型:常考题来源：质谱仪和回旋加速器+++++++3 33

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3．如图测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图如图所示．设法使某有机化合物的气态分子导人图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成为正一价的分子离子．分子离子从狭缝S₁以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计）加速后，再通过狭缝S₂、S₃射人磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ．最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S₃的细线．若测得细线到狭缝S₃的距离为d．试推导出分子离子质量m的表达式．

难度：中等题型:常考题来源：质谱仪和回旋加速器+++++++3 33

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4．关于回旋加速器中，下列说法正确的是（）

A: 电场和磁场同时用来加速带电粒子

B: 电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子旋转

C: 同一带电粒子获得的最大动能只与交流电源的电压有关，而与交流电源的频率无关

D: 回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大，与匀强磁场的磁感应强度无关

难度：中等题型:常考题来源：质谱仪和回旋加速器+++++1 38

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5．如图所示为一种获得高能粒子的装置﹣﹣环形加速器，环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场．质量为m、电荷量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动．A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两极板间的电场中加速．每当粒子离开电场区域时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而在环形区域内绕行半径不变（设极板间距远小于R）．下列关于环形加速器的说法中正确的是（）