16.粒子回旋加速器的工作原理如圖所示,置于真空中的D型金屬盒的半徑為R,兩金屬盒間的狹縫很小,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與金屬盒盒面垂直,高頻率交流電的頻率為f,加速電壓的電壓為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.質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D型盒間狹縫后軌道半徑之比為$\sqrt{2}$:1
B.加速的粒子獲得的最大動能隨加速電場U增大而增大
C.質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2πRf
D.不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電的頻率f,該加速器也可加速α粒子

分析 回旋加速器運(yùn)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(yùn)動的周期相等.

解答 解:A、粒子在加速電場中做勻加速運(yùn)動,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)qU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,得v=$\sqrt{\frac{2qU}{m}}$,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A正確.
B、根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$得,v=$\frac{qBR}{m}$,則粒子的最大動能Ekm=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$,與加速的電壓無關(guān).故B錯誤.
C、質(zhì)子出回旋加速器的速度最大,此時的半徑為R,最大速度為:v=$\frac{2πR}{T}$=2πRf,故C正確.
D、帶電粒子在磁場中運(yùn)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D錯誤.
故選:AC.

點(diǎn)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(yùn)動的周期與電場的變化的周期相等.

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示,平行板電容器的金屬極板M、N的距離為d,兩板間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,等離子群以速度v沿圖示方向射入,已知電容器的電容為C,則( 。
A.當(dāng)開關(guān)S斷開時,穩(wěn)定后電容器的電荷量Q>BvdC
B.當(dāng)開關(guān)S斷開時,穩(wěn)定后電容器的電荷量Q<BvdC
C.當(dāng)開關(guān)S閉合時,穩(wěn)定后電容器的電荷量Q<BvdC
D.當(dāng)開關(guān)S閉合時,穩(wěn)定后電容器的電荷量Q>BvdC

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

7.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)使用了如圖所示的裝置,打點(diǎn)計時器頻率為50Hz.

(1)該同學(xué)得到一條紙帶,在紙帶上取連續(xù)的六個點(diǎn),如圖所示,自A點(diǎn)起,相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,則打E點(diǎn)時小車的速度為0.85m/s,打A、F兩點(diǎn)的過程中小車的平均速度為0.70m/s,小車的加速度為5m/s2
(2)該同學(xué)要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該保持細(xì)線對車的拉力F不變;若該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系,應(yīng)保持小車的質(zhì)量M不變.
(3)該同學(xué)通過數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象,如圖所示,則
①圖中的直線不過原點(diǎn)的原因是實(shí)驗(yàn)前木板右端墊得過高.
②圖中的力F理論上指B,而實(shí)驗(yàn)中卻用A表示,(選填字母)
A、砂和砂桶的重力   B、繩對小車的拉力
③此圖中至縣發(fā)生彎曲的原因是砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量..

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.F1、F2是力F的兩個分力.若F=10N,則下列不可能是F的兩個分力的是( 。
A.F1=10 N F2=10 NB.F1=20 N F2=20 NC.F1=2 N F2=9 ND.F1=20 N F2=40 N

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.如圖2所示,小燈泡L1(4V、1.6W),小燈泡L2(6V、3.6W),滑動變阻器R1(0~10Ω、0.5A),滑動變阻器R2(0~20Ω、1.5A),以及電源E(ε=9V、r=0)和開關(guān)S各一只,導(dǎo)線若干.

(1)設(shè)計一個電路,要求在電路中L1和L2均正確發(fā)光,且電路中消耗的功率最小,在方框中畫出設(shè)計的電路圖;
(2)按設(shè)計要求在如圖1所示實(shí)物中連線.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,A球振動后,通過水平細(xì)繩迫使B、C振動,下面說法中正確的是(  )
A.只有A、C振動周期相等B.A的振幅比B小
C.B的振幅比C的振幅大D.A、B、C的振動周期相等

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.用手握住一個水瓶(水瓶始終處于豎直方向且靜止不動,如圖所示),下 列說法中正確的是( 。
A.當(dāng)瓶中水的質(zhì)量增大時,手握瓶的力必須增大
B.手握得越緊,水瓶受到的摩擦力越大
C.不論手握得多緊,水瓶受到的摩擦力總是一定的
D.摩擦力大于水瓶與水的總重力

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.質(zhì)量m=10kg的物體,在F=40N的水平向左的力的作用下,沿水平桌面從靜止開始運(yùn)動.物體運(yùn)動時受到的滑動摩擦力f=30N.在開始運(yùn)動后的第6s末撤銷水平力F,求
(1)物體前6s的加速度大小和第6s末的速度大;
(2)撤銷水平力F后物體的加速度大小,物體經(jīng)過多長時間停下.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.下列說法正確的是( 。
A.物體速度為零時,物體一定處于平衡狀態(tài)
B.靜止的物體才能平衡,運(yùn)動的物體不能平衡
C.加速度不為零時,物體也可能平衡
D.只要物體加速度為零,不管其運(yùn)動還是靜止,都一定處于平衡狀態(tài)

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