物理电磁学磁场练习题9

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• 1如图，甲图是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度大小恒定），并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如乙图所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（    ）

  A.高频电源的变化周期应该等于tn－tn-2

  B.在EK-t图象中t4－t3＝t3－t2＝t2－t1

  C.粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大

  D.不同粒子获得的最大动能都相同

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• 2如图，用回旋加速器来加速带电粒子，以下说法正确的是（    ）

  A.图中加速器出口射出的是带正电粒子

  B.D形盒的狭缝间所加的电压必是交变电压

  C.强磁场对带电粒子做功，使其动能增大

  D.粒子在加速器中的半径越大，周期越长

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• 3质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S1的距离为x，则（    ）

  A.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小

  B.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大

  C.只要x相同，对应的离子质量一定相同

  D.x相同，对应的离子的比荷可能不相等

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• 4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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• 5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得到加速。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（）和α粒子（）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，有开始考试练习点击查看答案
• 6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步．下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A、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

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• 7如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，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.增大磁场的磁感应强度

  D.增大D形金属盒的半径

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• 81930年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，工作原理示意图如图所示。关于回旋加速器，下列说法正确的是（    ）

  A.粒子从电场中获得能量

  B.交流电的周期随粒子速度的增大而增大

  C.要使粒子获得的最大动能增大，可以增大D形盒的半径

  D.不改变交流电的频率和磁感应强度B，加速质子的回旋加速器也可以用来加速α粒子

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• 9回旋加速器的核心部分是两个半径为R的D型金属扁盒，如图，盒正中央开有一条窄缝，在两个D型盒之间加交变电压，于是在缝隙中形成交变电场，由于屏蔽作用，在D型盒内部电场很弱，D型盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D型盒的底面，只要在缝隙中的交变电场的频率不变，便可保证粒子每次通过缝隙时总被加速，粒子的轨道半径不断增大，并逐渐靠近D型盒边缘，加速到最大能量E后，再用特殊的装置将它引出。在D型盒上半面中心出口A处有一正离子源，正离子所带电荷量为q、质量为m，加速时电极间电压大小恒为U。（加速时的加速时间很短，可忽略；正离子从离子源出发时初速为零）。则下列说法正确的是（    ）

  A.增大交变电压U，则正离子在加速器中运行时间将变短

  B.增大交变电压U，则正离子在加速器中运行时间将不变

  C.正离子第n次穿过窄缝前后的速率之比为

  D.回旋加速器所加交变电压的频率为

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• 10如右图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（    ）

  A.质谱仪是分析同位素的重要工具

  B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

  C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

  D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

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