下列选项中对应关系不正确的是[]A．潜水员潜入深水时要穿潜水服--液体压强B．用注射器推药液--大气压强C．汽车突然刹车，乘客向前倾倒--惯性现象D．火车进站时，人要站在安全线外-00教育-零零教育信息网

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首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 回旋加速器/2023-04-06 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

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（缝隙的宽度远小于盒半径），分别和高频交流电源相连接，使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，粒子通过两盒的缝隙时反复被加速，直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。若D形盒半径为R，所加磁场的磁感应强度为B。设两D形盒之间所加的交流电压的最大值为U，被加速的粒子为α粒子，其质量为m、电量为q。α粒子从D形盒中央开始被加速（初动能可以忽略），经若干次加速后，α粒子从D形盒边缘被引出。求：
（1）α粒子被加速后获得的最大动能E_k；
（2）α粒子在第n次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与紧接着第n+1次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比；
（3）α粒子在回旋加速器中运动的时间；
（4）若使用此回旋加速器加速氘核，要想使氘核获得与α粒子相同的动能，请你通过分析，提出一个简单可行的办法。

◎ 答案

解：（1）α粒子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，具有最大动能。设此时的速度为v，有

①
可得

α粒子的最大动能E_k=

（2）α粒子被加速一次所获得的能量为qU，α粒子被第n次和n+1次加速后的动能分别为

②

③
可得

　　
（3）设α粒子被电场加速的总次数为a，则E_k=

④
可得a

⑤
α粒子在加速器中运动的时间是α粒子在D形盒中旋转a个半圆周的总时间t

⑥

⑦
解得

（4）加速器加速带电粒子的能量为E_k=

由α粒子换成氘核，有

则

，即磁感应强度需增大为原来的

倍
高频交流电源的周期

由α粒子换为氘核时，交流电源的周期应为原来的

倍

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

专家分析，试题“下列选项中对应关系不正确的是[]A．潜水员潜入深水时要穿潜水服--液体压强B．用注射器推药液--大气压强C．汽车突然刹车，乘客向前倾倒--惯性现象D．火车进站时，人要站在安全线外…”主要考查了你对【回旋加速器】等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。