高考复习微专题回旋加速器习题选编选择题包含答案.docx
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高考复习微专题回旋加速器习题选编选择题包含答案
微专题—回旋加速器(选择题)习题选编
一、单项选择题
1.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.则下列说法正确的是()
A.带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关
B.带电粒子从磁场中获得能量
C.带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关
D.带电粒子做圆周运动的周期随半径增大
2.如图所示为一种获得高能粒子的装置一一环形加速器,环形区域内存在垂直纸面向外的可变匀强磁场,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,设粒子的初速度为零,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,粒子在电场多次加速下动能不断增大,而在环形区域内绕中心运动的半径不变(设极板间距远小于R),粒子重力不计,下列关于环形加速器的说法中正确的是( )
A.加速器对带正电粒子顺时针加速,对带负电粒子加速需要升高B板电势
B.电势U越高,粒子最终的速度就越大
C.粒子第n次绕行一圈所需的时间tn与下一次所需时间tn+1的关系为
D.第n次绕行的磁感应强度大小Bn与下一次磁感应强度大小Bn+1之比为
3.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,使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一大步.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恒定,且被限制在A、C板间,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型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.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D.加速电场方向需要做周期性的变化
4.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。
下列说法正确的是()
A.粒子从磁场中获得能量
B.粒子被电场加速后,运动越来越快,走过半圆的时间越来越短
C.D形盘的半径R越大,粒子离开回旋加速器时最大动能越小
D.粒子第2次和第3次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为
:
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()
A.环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为
=
B.环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为
C.A、B板之间的电压可以始终保持不变
D.粒子每次绕行一圈所需的时间tn与加速次数n之间的关系为
=
6.1930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.回旋加速器只能用来加速正离子
B.离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
C.离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D.离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的2倍
7.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级相连接的两个
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
形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示。
设
形盒半径为
,匀强磁场的磁感应强度为
,高频交流电频率为
。
若用回旋加速器加速质子时,则下列说法正确的是()
A.高频电源的周期是质子做圆周运动的周期的两倍
B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关
C.质子被加速后的最大速度不可能超过
D.不改变
和
,该回旋加速器也能用于加速氘核
二、多项选择题
8.粒子回旋加速器的工作原理如图所示,置于真空中的D形金属盒的半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直,高频交流电的频率为f,加速电场的电压为U,若中心粒子源处产生的质子质量为m,电荷量为+e,在加速器中被加速。
不考虑相对论效应,则下列说法正确是( )
A.不改变磁感应强度B和交流电的频率f,该加速器也可加速α粒子
B.质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为
∶1
C.质子被加速后的最大速度不能超过2πRf
D.加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大
9.1930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,期间留有空隙。
两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。
若A处粒子源产生的质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.不改变磁感应强度和交流电周期,该回旋加速器也能加速α粒子
B.被加速的离子从电场中获得能量
C.交变电场的变化周期是质子在磁场中运动周期的一半
D.为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍,可将磁感应强度增大为原来的2倍
10.如图是一个回旋加速器示意图,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(
),下列正确的是( )
A.它们的最大速度相同
B.两次所接高频电源的频率不同
C.若加速电压不变,则它们的加速次数相等
D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
11.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,则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关( )
A.加速电场的电压大小B.匀强磁场的磁感应强度
C.交流电的频率D.D形金属盒的半径
12.1930年美国物理学家Lawrence提出回旋加速器的理论,1932年首次研制成功。
如图所示为两个半径为R的中空半圆金属盒D1、D2置于真空中,金属盒D1、D2间接有电压U的交流电为粒子加速,金属盒D1圆心O处粒子源产生的粒子初速度为零。
匀强磁场垂直两盒面,磁感应强度大小为B,粒子运动过程不考虑相对论效应和重力的影响,忽略粒子在两金属盒之间运动的时间,下列说法正确的是()
A.交流电的周期和粒子在磁场中运动的周期相同
B.加速电压U越大,粒子最终射出D形盒时的动能就越大
C.粒子最终射出D形盒时的动能与加速电压U无关
D.粒子第一次加速后和第二次加速后速度之比是
13.如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大能量E后,由A孔射出。
下列正确的是( )
A.回旋加速器不能无限加速质子
B.增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短
C.回旋加速器所加交变电压的频率为
D.下半盒内部,质子的运动轨迹半径之比(由内到外)为1∶
∶
14.粒子回旋加速器的工作原理如图所示,置于真空中的D形金属盒的半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直,高频交流电的频率为f,加速电压为U,若中心粒子源处产生的质子质量为m、电荷量为+e,在加速器中被加速.不考虑相对论效应,则下列说法正确的是( )
A.不改变磁感应强度B和交流电的频率f,该加速器也可加速α粒子
B.加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大
C.质子被加速后的最大速度不能超过2πRf
D.质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为
∶1
15.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.质子被加速后的最大动能为Ekm=
B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关
C.只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值
D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子
16.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,在加速器中由静止被加速,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2πfR
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,只改变加速电压U,该回旋加速器的最大动能不变
17.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.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子的能量E将越大
B.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越长
C.磁感应强度B不变,若加速电压U不变,D形盒半径R越大、质子的能量E将越大
D.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越短
18.一个用于加速粒子的回旋加速器,其核心部分如图所示,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,两盒分别与电源相连,下列说法正确的是()
A.两盒连接的电源可以是直流电源
B.D形盒内没有电场,只有磁场
C.粒子被加速的最大动能与金属盒的半径R有关,半径越大,最大动能越大,所以可以通过增大金属盒的半径就可以得到无穷大的动能
D.经过电场时,粒子会加速,动能增加,但经过磁场时,粒子会发生偏转,动能不变
19.如图所示,回旋加速器置于高真空中,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以忽略不计。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。
A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子,在加速电压为U的加速电场中被加速。
所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调,磁场的磁感应强度最大值为Bm,加速电场频率的最大值fm。
下列说法正确的是( )
A.粒子第n次和第n+1次加速后的半径之比是
(
)
B.粒子从静止开始加速到出口处所需的时间为
C.若fm<
,则粒子获得的最大动能为
D.若fm>
,则粒子获得的最大动能为
20.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AC板间,虚线中间不需加电场,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形盒的尺寸无关
B.带电粒子每运动一周被加速一次
C.带电粒子每运动一周P1P2等于P2P3
D.加速电场方向不需要做周期性的变化
21.如图为回旋加速器的示意图.其核心部分是两个D型金属盒,置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中,并与高频交流电源相连.带电粒子在D型盒中心附近由静止释放,忽略带电粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应.欲使粒子在D型盒内运动的时间增大为原来的2倍,下列措施可行的是()
A.仅将磁感应强度变为原来的2倍
B.仅将交流电源的电压变为原来的一半
C.仅将D型盒的半径变为原来的
倍
D.仅将交流电源的周期变为原来的2倍
22.如图所示为回旋加速器的示意图.两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中,一质子从加速器的A处开始加速.已知D形盒的半径为R,磁场的磁感应强度为B,高频交变电源的电压为U、频率为f,质子质量为m,电荷量为q.下列说法正确的是()
A.质子的最大速度不超过2πRf
B.质子的最大动能为
C.质子的最大动能与电压U无关
D.只增大磁感应强度B,可增大质子的最大动能
23.如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大动能Ek后由A孔射出,下列说法中正确的是()
A.质子在匀强磁场中做圆周运动时获得能量,用来加速
B.增大交变电压U,质子在加速器中运行总时间将变短
C.回旋加速器所加交变电压的频率为
D.下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1:
:
:
……
24.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.在保持匀强磁场和加速电压不变的情况下用同一装置分别对质子(
)和氦核(
)加速,则下列说法中正确的是()
A.质子与氦核所能达到的最大速度之比为l:
2
B.质子与氦核所能达到的最大速度之比为2:
l
C.加速质子、氦核时交流电的周期之比为2:
l
D.加速质子、氦核时交流电的周期之比为l:
2
25.如图是回旋加速器的工作原理图.D1和D2是两个中空的半圆金属盒,它们之间有一定的电压,A处的粒子源产生的带电粒子,在两盒之间被电场加速.两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中,粒子在半圆盒中做匀速圆周运动.不计带电粒子在电场中的加速时间,不考虑由相对论效应带来的影响,则下列说法正确的是( )
A.粒子在D形盒中的运动周期与两盒间交变电压的周期相同
B.回旋加速器是靠电场加速的,因此其最大能量与电压有关
C.回旋加速器是靠磁场加速的,因为其最大能量与电压无关
D.粒子在回旋加速器中运动的总时间与电压有关
26.回旋加速器的工作原理如图所示,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以忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子,在加速电压为U的加速电场中被加速,所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调,磁场的磁感应强度最大值为Bm和加速电场频率的最大值fm。
则下列说法正确的是()
A.粒子获得的最大动能与加速电压无关
B.粒子第n次和第n+1次进入磁场的半径之比为
C.粒子从静止开始加速到出口处所需的时间为
D.若
,则粒子获得的最大动能为
27.回旋加速器构造如图所示。
两个半圆金属D形盒半径为R高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期为T,加速电压为U.粒子质量为m,电荷量为q,匀强磁场磁感应强度为B.粒子由静止开始加速最终由D型盒边缘导出。
下列说法正确的是()
A.带电粒子获得的最大动能Ek=
B.带电粒子获得的最大动能Ek=
C.带电粒子在D型盒中运动的总时间t=
D.带电粒子在D型盒中运动的总时间t=
参考答案
1
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4
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6
7
8
9
10
A
D
C
D
B
B
C
BC
BD
AC
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
BD
ACD
ABC
CD
AB
ACD
CD
BD
BCD
BD
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
BC
ACD
BD
BD
AD
ACD
ABD
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