2021-2022年人教版（2019）高中物理选修二磁场重点难点易错点高频必考高分考点经典题——回旋加速器专题

回旋加速器专题1．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2．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是A．离子从磁场中获得能量B．离子从电场中获得能量C．增强磁感应强度可以使粒子射出时的动能增加D．增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加3．回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D型金属盒半径为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、电压大小恒为U，若中心粒子源放射出的质子质量为m，电量为+e，从静止开始在加速器中被加速．不考虑相对论效应和重力作用，则下列说法正确有A．若该加速器能实现对质子的加速，则上述物理量必须满足B．若该加速器能实现对质子的加速，则上述物理量必须满足C．质子最终由加速器加速获得的最大速度随电压U的增大而增大D．质子最终由加速器加速获得的最大速度随磁感应强度B的增大而增大4．劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属半径为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．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U无关B．质子离开回旋加速器时的最大动能与交流电频率f成正比C．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfD．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∶5．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，设粒子初速度为零，加速电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应。下列说法正确的是A．粒子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，盒中相邻轨道的半径之差减小B．粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为试卷第3页，总3页 C．粒子能获得的最大动能跟加速器磁感应强度无关D．加速电压越大粒子能获得的最大动能越大6．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()AA．质子的回旋频率等于2fB．质子被电场加速的次数与加速电压有关C．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRD．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子7．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8．右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EK随时间t变化规律如下图乙所示，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．高频电源的变化周期应该等于tn－tn-1B．在EK-t图象中t4－t3＝t3－t2＝t2－t1C．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9．欧洲强子对撞机在2010年初重新启动，并取得了将质子加速到1.18万亿ev的阶段成果，为实现质子对撞打下试卷第3页，总3页 了坚实的基础。质子经过直线加速器加速后进入半径一定的环形加速器，在环形加速器中，质子每次经过位置A时都会被加速（图1），当质子的速度达到要求后，再将它们分成两束引导到对撞轨道中，在对撞轨道中两束质子沿相反方向做匀速圆周运动，并最终实现对撞（图2）。质子是在磁场的作用下才得以做圆周运动的。下列说法中正确的是（）A．质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减小B．质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变C．质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减小D．质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变10．如图回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B．一个质量了m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速．（1）求该回旋加速器所加交变电场的频率；（2）求粒子离开回旋加速器时获得的动能；（3）设两D形盒间的加速电压为U，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需时间（不计在电场中的加速时间）．11．1932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，置于真空中的两个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.设两D形盒之间所加的交流电压为U，被加速的粒子质量为m、电量为q,粒子从D形盒一侧开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后粒子从D形盒边缘射出．求：（1）粒子从静止开始第1次经过两D形盒间狭缝加速后的速度大小　（2）粒子第一次进入D型盒磁场中做圆周运动的轨道半径　（3）粒子至少经过多少次加速才能从回旋加速器D形盒射出试卷第3页，总3页