万考题-全国中小学题库

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1．一回旋加速器，在外磁场一定时，可把质子（ $\text{[math]}$ H）加速到v，使它获得动能为E_k ，则：能把α粒子（ $\text{[math]}$ He）加速到的最大速度为，能使α粒子获得的最大动能为．

难度：中等题型:常考题来源：质谱仪和回旋加速器+++++++++++++2 40

2．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，在科学研究中具有重要应用．如图所示是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两端电压为U，板间匀强磁场磁感应强度为B₁ ，一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B₂ ，结果分别打在a、b两点，测得两点间的距离为△R，由此可知，打在两点的粒子质量差为△m=．（粒子重力不计）

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3．图甲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，两金属盒均置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连．带电粒子在磁场中运动的动能E_k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，则下列说法正确的是（）

A: （t₂﹣t₁）=（t₃﹣t₂）=…（t_n﹣t_n_﹣1）

B: 高频交流电源的变化周期随粒子速度的增大而减小

C: 要使得粒子获得的最大动能增大，可以减小粒子的比荷

D: 要使得粒子获得的最大动能增大，可以增大匀强磁场的磁感应强度

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4．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D₁和D₂是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D₁圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能E_k后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（）

A: 若只增大交变电压U，则质子的最大动能E_k会变大

B: 若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短

C: 若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子

D: 质子第n次被加速前后的轨道半径之比为（n﹣1）：n

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5．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处粒子源产生的粒子在加速器中被加速，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: 粒子被加速后的最大速度可能超过2πRf

B: 粒子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比

C:

D: 若不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器不能加速a粒子

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6．质谱仪的原理如图所示，从粒子源S出来时的粒子速度很小，可以看做初速度为零，粒子经过电场加速进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照底片上的P点，测得P点到入口的距离为x，则以下说法正确的是（）

A: 仅加速电压增大，其他量不变，则x增大

B: 仅匀强磁场增强，其他量不变，则x增大

C: 仅粒子的质量增大，其他量不变，则x增大

D: 仅粒子的电荷量增加，其他量不变，则x增大

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7．如图，用回旋加速器来加速带电粒子，以下说法正确的是（）

A: 从回旋加速器出口射出的粒子带正电

B: D形盒狭缝间所加电压必须是交变电压

C: 磁场对带电粒子做正功，使其动能增大

D: 圆周运动的周期与交流电的周期相等

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8．一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，接在D形盒上的高频电源频率为f．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2πfR

B:

C: 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值

D: 若仅将质子换成α粒子，则α粒子获得的最大速度为质子最大速度的一半

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9．如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷q，质量关系：有m_a=m_b＜m_c=m_d ，速度关系：v_a＜v_b=v_c＜v_d ，进入磁感应强度为B₁ ，电场强度为E的速度选择器后，有两个离子从速度选择器中射出，进入磁感应强度为B₂磁场，磁场方向如图，四个离子打在板上的位置分别为A₁、A₂、A₃、A₄ ，由此可判定下列说法正确的是（）

A: A₁处离子是c

B: A₂处离子是b

C: A₃处离子是a

D: A₄处离子是d

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10．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，设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．则下列说法正确的是（）

A: 加速质子所需能量来自电场，增大电场可以增大质子射出时的动能

B: 增大D形金属盒的半径R，可以增大带电粒子射出时的动能

C: 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速电子

D: 虽然洛仑兹力不做功，但增强磁场可以增大带电粒子出射时的动能

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