1、选择题 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.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
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,该回旋加速器也能用于α粒子(含两个质子,两个中子)加速
参考答案:AC
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 关于回旋加速器加速带电粒子所获的能量(?)
A.与加速器的半径有关, 半径越大, 能量越大
B.与加速器的磁场有关, 磁场越强, 能量越大?
C.与加速器的电场有关, 电场越强, 能量越大
D.与带电粒子的质量和电量均有关, 质量和电量越大, 能量越大?
参考答案:AB
本题解析:当带电粒子从回旋加速器最后出来时速度最大,根据qvB=m求出最大速度,
再根据EKm=mv2求出最大动能,可知与什么因素有关.
解:根据qvB=m得,最大速度v=,则最大动能EKm=mv2=.知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关,与加速的次数和加速电压的大小无关.故A、B正确,C错误.
质量越大,能量越小,D错误
故选AB.
本题难度:简单
3、选择题 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,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(初速度可看作为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断(?)
A.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越小
B.若离子束是同位素,则x越大,离子质量越大
C.只要x相同,则离子的荷质比一定相同
D.只要x相同,则离子质量一定相同
参考答案:BC
本题解析:根据动能定理求出粒子进入磁场的速度,根据牛顿第二定律求出轨道半径,从而得知x与什么因素有关。
AB、离子束经加速电场加速据动能定理有:得;
粒子垂直进入匀强磁场后,据牛顿第二定律有得:;则若粒子束是同位素,x越大对应的离子质量越大;只要x相同,则离子的荷质比一定相同;故BC正确
故选BC
点评:中等难度。本题关键是由动能定理和牛顿第二定律得出x与粒子比荷的关系。
本题难度:一般
4、选择题 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,接高频交流电源,两盒间的窄缝中形成匀强电场,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(31H)和α粒子(42He),比较它们所需加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有
[? ]
A.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大
B.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小
C.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小
D.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 下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,粒子的荷质比越小
参考答案:ABC
本题解析:
本题难度:一般