12．粒子回旋加速器的工作原理如圖所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電的頻率為f，加速電場的電壓為U，若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為+e，在加速器中被加速．不考慮相對論效應(yīng)，則下列說法正確是（　�。�
A．不改變磁感應(yīng)強度B和交流電的頻率f，該加速器也可加速α粒子
B．質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D形盒間狹縫后軌道半徑之比為$\sqrt{2}$：l
C．質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2πRf
D．加速的粒子獲得的最大動能隨加速電壓U的增大而增大

分析 回旋加速器運用電場加速磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可以求出粒子的最大速度，從而求出最大動能．在加速粒子的過程中，電場的變化周期與粒子在磁場中運動的周期相等．

解答 解：A、帶電粒子在磁場中運動的周期與加速電場的周期相等，根據(jù)T=$\frac{2πm}{qB}$知，換用α粒子，粒子的比荷變化，周期變化，回旋加速器需改變交流電的頻率才能加速α粒子．故A錯誤．
B、粒子在加速電場中做勻加速運動，在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)v=$\sqrt{2ax}$ 知，質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D形盒狹縫的速度比為$\sqrt{2}$：1，根據(jù)r=$\frac{mv}{qB}$，則半徑比為$\sqrt{2}$：1．故B正確．
C、質(zhì)子出回旋加速器的速度最大，此時的半徑為R，則v=$\frac{2πR}{T}$=2πRf．所以最大速度不超過2πfR．故C正確．
D、根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，知v=$\frac{BRq}{m}$，則最大動能EKm=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$．與加速的電壓無關(guān)．故D錯誤．
故選：BC

點評 解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器電場和磁場的作用，知道最大動能與什么因素有關(guān)，以及知道粒子在磁場中運動的周期與電場的變化的周期相等．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．我國計劃在2017年12月發(fā)射“嫦娥五號”探測器，主要是完成月面取樣返回任務(wù)，設(shè)探測器在離月面高度為h的軌道上繞月做勻速圓周運動時，周期為T，已知月球表面重力加速度為g0，月球半徑為R，萬有引力常量為G，根據(jù)以上信息可求出（　　）
A．探測器繞月運行的速度為$\frac{2πR}{T}$B．月球的第一宇宙速度為$\sqrt{R{g}_{0}}$
C．月球的質(zhì)量為$\frac{{R}^{2}{g}_{0}}{G}$D．月球的平均密度為$\frac{3π}{G{T}^{2}}$

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖所示，光滑水平面上存有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，質(zhì)量為m邊長為a的正方形線框ABCD斜向穿進磁場，當(dāng)AC剛進入磁場時速度為v，方向與磁場邊界成45°，若線框的總電阻為R，則（　�。�
A．線框穿進磁場過程中，框中電流的方向為DCBA
B．AC剛進入磁場時線框中感應(yīng)電流表為$\frac{{\sqrt{2}Bav}}{R}$
C．AC剛進入磁場時線框所受安培力為$\frac{{\sqrt{2}{B^2}{a^2}v}}{R}$
D．此時CD兩端電壓為$\frac{3}{4}Bav$

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

20．如圖示，光滑的U型導(dǎo)軌形成一個傾角為30°的斜面，導(dǎo)軌的水平間距為l=10cm，在斜面上有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=20T，一質(zhì)量為m=2kg的導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上由靜止釋放，導(dǎo)體棒的電阻R=2Ω，導(dǎo)軌電阻不計，當(dāng)小球沿斜面下滑S=6m時，導(dǎo)體棒獲得最大速度．求
（1）導(dǎo)體棒的最大速度，
（2）從靜止到小球獲得最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．如圖所示，MN右側(cè)有底邊長為L高為L的等腰三角形勻強磁場區(qū)域（邊緣磁場忽略不計），上邊界與MN垂直．現(xiàn)有一高為L寬為$\frac{L}{2}$的長方形導(dǎo)體框，從MN左側(cè)垂直于MN勻速向右運動．導(dǎo)體框穿過磁場過程中感應(yīng)電流I隨距離x變化的圖象正確的是（取逆時針電流為正）（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

17．如圖，質(zhì)量為m的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點，處于靜止?fàn)顟B(tài)．施加一水平向右的勻強電場后，A向右擺動，擺動的最大角度為60°，則A受到的電場力大小為（　�。�
A．$\frac{mg}{2}$B．$\frac{\sqrt{3}mg}{3}$C．mgD．$\sqrt{3}$mg

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

4．某物理活動小組的同學(xué)用如圖1所示的實驗器材驗證機械能守恒定律，實驗器材有：帶有標(biāo)尺的豎直桿、光電門1和2組成的光電計時器（其中光電門1更靠近小球釋放點）、小球釋放器（可使小球無初速度釋放）、網(wǎng)兜、小球自由下落過程中，運用光電計時器測出小球先后通過光電門1、2的時間分別為t1、t2，用小球通過光電門的平均速度表示球心通過光電門的瞬時速度，并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離h，測出小球直徑d，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間．

（1）使用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，如圖2所示，讀數(shù)為1.170cm；
（2）要驗證機械能守恒定律，只需要比較D
A．d2（$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$）與gh是否相等
B．d2（$\frac{1}{{t}_{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}}$）2與2gh是否相等
C．d2（$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$）與gh是否相等
D．d2（$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$）與2gh是否相等
（3）小球通過光電門的平均速度＜（填“＞”或“＜”），小球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差不能（填“能”或“不能”）通過增加實驗次數(shù)減小．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

1．如圖所示，ab、cd為間距d=1m的光滑傾斜金屬導(dǎo)軌，與水平面的夾角θ=37°，導(dǎo)軌電阻不計，a、c間連接電阻R=2.4Ω．空間存在磁感應(yīng)強度B0=2T的勻強磁場，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上．將一根金屬棒放置在導(dǎo)軌上距ac為x0=0.5m處，其質(zhì)量m=0.5kg，電阻r=0.8Ω．現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與ac平行且與導(dǎo)軌接觸良好．已知當(dāng)金屬棒從初始位置向下滑行x=1.6m到達(dá)MN處時已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度，金屬導(dǎo)軌足夠長，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2．求：
（1）金屬棒從釋放到運動至MN處的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱；
（2）若將釋放金屬棒的時刻記作t=0，為使閉合回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，試寫出磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的表達(dá)式．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

2．如圖所示，一小球從一半圓軌道左端A點正上方某處開始做平拋運動（小球可視為質(zhì)點），飛行過程中恰好與半圓軌道相切于B點．O為半圓軌道圓心，半圓軌道半徑為R，OB與水平方向夾角為45°，重力加速度為g，則小球拋出時的初速度為（　�。�
A．$\sqrt{\frac{\sqrt{2}}{2}gR}$B．$\sqrt{（\frac{\sqrt{2}}{2}+1）gR}$C．$\sqrt{（1-\frac{\sqrt{2}}{2}）gR}$D．$\sqrt{（\sqrt{2}-1）gR}$

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