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（18分）如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E_k，由A孔射出，求：

（1）加速器中勻強磁場B的方向和大�。�
（2）加速器中交變電場的周期；
（3）設(shè)兩D形盒間的加速電壓為U，質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加，加速到上述能量所需時間（不計在電場中的加速時間）。

（1）方向垂直紙面向里，

（2）

(3)

試題分析：（1）由圖知質(zhì)子在D形盒內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)左手定則，可判斷磁場方向垂直紙面向里；當質(zhì)子離開加速器時

，

，聯(lián)立可得

；
（2）質(zhì)子在加速器內(nèi)要實驗回旋加速，要求盒間電場變化的周期與質(zhì)子做圓周運動的周期相同，即

，結(jié)合

，可得

；
(3)質(zhì)子加速一次

，所以加速的次數(shù)

，所以運動的時間

。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，左側(cè)為兩間距d=10cm的平行金屬板，加上電壓；中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B₁，三角形底點A與下金屬板平齊，AB邊的中點P恰好在上金屬板的右端點；三角形區(qū)域AC右側(cè)也存在垂直紙面向里，范圍足夠大的勻強磁場B₂．現(xiàn)從左端沿中心軸線方向以v₀射入一個重力不計的帶電微粒，微粒質(zhì)量m=1.0×10^-10kg，帶電荷量

q=-1.0×10^-4C；帶電粒子恰好從P點垂直AB邊以速度v=2×10⁵m/s進入磁場，則
（1）求帶電微粒的初速度v₀；
（2）若帶電微粒第一次垂直穿過AC，則求磁感應(yīng)強度B₁及第一次在B₁中飛行時間；
（3）帶電微粒再次經(jīng)AC邊回到磁場B₁后，求

的取值在什么范圍可以使帶電微粒只能從BC邊穿出？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)的相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E．板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A₁A₂．板S下方有強度為B₀的勻強磁場．下列表述正確的是（　�。�

A．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外

B．加速電場的電壓越大，能通過狹縫P的帶電粒子的速率越大

C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于

D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖為回旋加速器的示意圖．D₁、D₂是兩個中空的鋁制半圓形金屬扁盒，在兩個D形盒正中間開有一條狹縫，兩個D形盒接在高頻交流電源上．在D₁盒中心A處有粒子源，產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進入D₂盒中．兩個D形盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動，經(jīng)過半個圓周后，再次到達兩盒間的狹縫，控制交流電源電壓的周期，保證帶電粒子經(jīng)過狹縫時再次被加速．如此，粒子在做圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過狹縫，一次一次地被加速，速度越來越大，運動半徑也越來越大，最后到達D形盒的邊緣，沿切線方向以最大速度被導(dǎo)出．已知帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時狹縫間電壓大小恒為U，磁場的磁感應(yīng)強度為B，D形盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d．設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零，不計粒子受到的重力，求：
（1）帶電粒子能被加速的最大動能E_k；
（2）帶電粒子在D₂盒中第n個半圓的半徑；
（3）若帶電粒子束從回旋加速器輸出時形成的等效電流為I，求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率

．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

美國物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使帶電粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量。如圖所示為改進后的回旋加速器的示意圖，其中距離很小的盒縫間的加速電場的場強大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P₀處靜止釋放，并沿電場線方向進入加速電場，經(jīng)加速后進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對于這種回旋加速器，下列說法正確的是

A．帶電粒子每運動一周被加速一次
B．P₁P₂＝P₂P₃
C．粒子能達到的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)
D．加速電場的方向需要做周期性的變化

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m，電量為q的質(zhì)子，質(zhì)子每次經(jīng)過電場區(qū)時，都恰好在電壓為U時并被加速，且電場可視為勻強電場。質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，下列說法正確的是

A．D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變，若加速電壓U越高，質(zhì)子的能量E將越大

B．磁感應(yīng)強度B不變，若加速電壓U不變， D形盒半徑R越大、質(zhì)子的能量E將越大

C．D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變，若加速電壓U越高, 質(zhì)子的在加速器中的運動時間將越長

D．D形盒半徑R、磁感應(yīng)強度B不變，若加速電壓U越高，質(zhì)子在加速器中的運動時間將越短

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（14分）1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點，解決了粒子的加速問題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學研究和醫(yī)學設(shè)備中。某型號的回旋加速器的工作原理如圖（甲）所示，圖（乙）為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚€D形盒，分別為D₁、D₂。D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強大磁場中，磁場可以認為是勻強磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進入加速電場的初速度不計。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。