【题文】1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器.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处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U. 实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为B m、f m，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用（   ） 

试卷相关题目

• 1【题文】(6分)欧洲大型强子对撞机是现在世界上体积最大、能量最高的加速器，是一种将粒子加速对撞的高能物理设备．该设备能把数以万计的粒子加速到相当于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏．则下列说法中错误的是（   ）(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)

  A.如果继续对粒子进行加速，粒子的速度不能达到光速

  B.如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够达到光速

  C.如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够超过光速

  D.粒子高速运动时的质量大于静止时的质量

  E.粒子高速运动时的质量小于静止时的质量

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• 2【题文】如图所示，为速度选择器原理图，D l和 D 2是两个平行金属板，分别连在电源的两极上，其间有一定的电场强度为E，同时在这空间加有垂直于电场方向的磁场，磁感应强度为B。S l、S 2为两个小孔，且S l与S 2连线方向与金属板平行。速度沿S l、S 2连线方向从S l飞入的带电粒子只有做直线运动才可以从S 2飞出，若让一束不同粒子沿S l与S 2连线方向从S l孔飞入，则下列说法正确的是（   ）

  A.能够从S 2孔飞出的粒子必为同种粒子

  B.能够从S 2孔飞出的粒子必具有相同的速度

  C.能够从S 2孔飞出的粒子若改为从S 2孔飞入，也必能从S 1孔飞出

  D.只有从S 2孔飞出的带正电的粒子，若改为从S 2孔飞入，才能从S 1孔飞出

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• 3【题文】如图是质谱仪工作原理示意图．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A 1A 2．S下方有磁感应强度为B 0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.速度选择器只能一种电性，且速度等于的粒子

  D.带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的质量越大

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• 4【题文】如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U 1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U 2的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U 1和U 2的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应） （   ） 

  A.d随U1变化，d与U2无关

  B.d与U1无关， d随U2变化

  C.d随U1、U2变化

  D.d与U1无关，d与U2无关

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• 5【题文】关于回旋加速器中电场和磁场作用的叙述，正确的是（ ）

  A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用

  B.只有电场对带电粒子做功的

  C.磁场只对带电粒子起偏转作用

  D.带电粒子在磁场中的运动周期会随运动半径的增大而增大

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• 6【题文】如图所示，P、Q为相距较近的一对平行金属板，间距为2d，OO′为两板间的中线。一束相同的带电粒子，以初速度 从O点射入P、Q间， 的方向与两板平行。如果在P、Q间加上方向竖直向上、大小为E的匀强电场，则粒子束恰好从P板右端的a点射出；如果在P、Q间加上方向垂直纸面向外、大小为B的匀强磁场，则粒子束将恰好从Q板右端的b点射出。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，如果同时加上上述的电场和磁场，则（   ）

  A.粒子束将沿直线OO′运动

  B.粒子束将沿曲线运动，射出点位于O′点上方

  C.粒子束将沿曲线运动，射出点位于O′点下方

  D.粒子束可能沿曲线运动，但射出点一定位于O′点

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• 7【题文】图甲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E K随时间t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，则下列判断正确的是（ ）

  A.在EK-t图象中t4-t3=t3-t2=t2-t1

  B.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

  C.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1

  D.D形盒的半径越大，粒子获得的最大动能越大

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• 8【题文】回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的原理如图所示，D 1和D 2是两个正对的中空半圆金属盒，它们的半径均为R，且分别接在电压一定的交流电源两端，可在两金属盒之间的狭缝处形成变化的加速电场，两金属盒处于与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中。A点处的粒子源能不断产生带电粒子，它们在两盒之间被电场加速后在金属盒内的磁场中做匀速圆周运动。调节交流电源的频率，使得每当带电粒子运动到两金属盒之间的狭缝边缘时恰好改变加速电场的方向，从而保证带电粒子能在两金属盒之间狭缝处总被加速，且最终都能沿位于D 2盒边缘的C口射出。该回旋加速器可将原来静止的α粒子（氦的原子核）加速到最大速率v，使它获得的最大动能为E k。若带电粒子在A点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及C口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器(    )

  A.能使原来静止的质子获得的最大速率为v

  B.能使原来静止的质子获得的动能为Ek

  C.加速质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为1：1

  D.加速质子的总次数与加速α粒子总次数之比为2：1

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• 9【题文】如图所示，不同带电粒子以不同速度由左端中线水平射入如图装置，左侧有竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向内的匀强磁场B 1，右侧是垂直于纸面向外的磁场B 2，中间有一小孔，不计粒子重力。下列说法正确的是（     ）

  A.只有正电荷才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域。

  B.只有速度的粒子才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域

  C.如果粒子打在胶片上离小孔的距离是，则该粒子的荷质比为

  D.若甲、乙两个粒子的电荷量相等，打在胶片上离小孔的距离是2：3，则甲、乙粒子的质量比为2：3

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• 10【题文】英国物理学家阿斯顿首次制成了质谱仪，并用它确定了同位素的普遍存在。若两种带电粒子b(不计重力)由S 1射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是 （     ）

  A.两种粒子都带负电

  B.金属板P1、P2间电场方向水平向左

  C.b粒子的速度大于a粒子的速度

  D.a粒子的比荷大于b粒子的比荷

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