最新高考物理試卷分類匯編物理速度選擇器和回旋加速器(及答案)-資料下載頁
2025-04-01 22:18本頁面
【正文】 】(1) (2) n為偶數(shù)時，n為奇數(shù)時，(3) 【解析】【詳解】（1）粒子經(jīng)電場加速后，即最大動能為每旋轉(zhuǎn)一圈加速兩次，設(shè)旋轉(zhuǎn)N圈則因此在磁場中運動的時間為（2）第一次圓周運動的圓心坐標(biāo)為其中第二次圓周運動的圓心坐標(biāo)為第三次圓周運動的圓心坐標(biāo)為第n次圓周運動的圓心坐標(biāo)為n為偶數(shù)時n為奇數(shù)時（3）若磁感應(yīng)強度減小，則周期增加，設(shè)周期變?yōu)闉槭惯B續(xù)加速n次，則即要求有若磁場增大，則周期減小，設(shè)周期變?yōu)闉槭惯B續(xù)加速n次，則。即要求則有因此有13．回旋加速器D形盒中央為質(zhì)子流，D形盒的交流電壓為U，靜止質(zhì)子經(jīng)電場加速后，進(jìn)入D形盒，其最大軌道半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強度為B，：(1)質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動能多大；(2)質(zhì)子經(jīng)回旋加速器最后得到的動能多大；(3)交流電源的頻率是多少．【答案】(1)eU (2) (3) 【解析】（1）質(zhì)子在電場中被加速，根據(jù)動能定理，則有最初進(jìn)入D型盒的動能： ；（2）根據(jù)得，粒子出D形盒時的最后的速度為： ，則粒子出D形盒時的最后的動能為： ；（3）由洛倫茲力提供向心力，則有： ，而，所以粒子在磁場中運行周期為，因一直處于加速狀態(tài)，則磁場中的周期與交流電源的周期相同，即為： ，因此頻率為。點睛：考查粒子做勻速圓周的周期公式與半徑公式的應(yīng)用，掌握牛頓第二定律，注意交流電源變化周期與粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)周期的關(guān)系。14．回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，A處粒子源產(chǎn)生的粒子初速度可忽略不計，質(zhì)量為m、電荷量為+q，每次在兩D形盒中間被加速時加速電壓均為U，加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。求：(1)粒子第4次加速后的運動半徑與第5次加速后的運動半徑之比；(2)粒子在回旋加速器中獲得的最大動能及加速次數(shù)?！敬鸢浮浚?）（2） 【解析】【分析】（1）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)動能定理和洛倫茲力提供向心力求出軌道半徑與加速電壓的關(guān)系，從而求出軌道半徑之比。（2）通過D形盒的半徑求出粒子的最大速度和最大動能，結(jié)合動能定理求出加速的次數(shù)?！驹斀狻浚?）設(shè)粒子每加速一次動能增加qU，第n次被加速后粒子的動能：nqU=mvn2qvnB=m解得： 粒子笫4次加速后的運動半徑與笫5次加速后的運動半徑之比： （2）設(shè)粒子在回旋加速器中運動的最大半徑為R，粒子的最大速度為vm，受力分析可知qvmB=m粒子的最大動能： 粒子在回旋加速器中加速總次數(shù)：【點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握回旋加速器的原理，運用電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)，知道粒子在磁場中運動的周期與加速電場的變化周期相等。15．回旋加速器是加速帶電粒子的常用儀器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距極小，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向如圖乙所示(俯視)．設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為＋q，該粒子從粒子源S進(jìn)入加速電場時的初速度不計，兩金屬盒狹縫處加高頻交變電壓，加速電壓大小U可視為不變，粒子重力不計，粒子在電場中的加速次數(shù)等于回旋半周的次數(shù)，求：(1)粒子在回旋加速器中經(jīng)過第一次加速可以達(dá)到的速度和第一次在磁場中的回旋半徑；(2)粒子在第n次通過狹縫前后的半徑之比；(3)粒子若能從上側(cè)邊緣的引出裝置處導(dǎo)出，則R與U、B、n之間應(yīng)滿足什么條件？【答案】(1) ；；(2) (3) ＝【解析】(1)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)Uq＝v1＝根據(jù)(2)根據(jù)nUq＝vn＝根據(jù)粒子在第n次通過狹縫前后的半徑之比為(3)根據(jù)nUq＝知vm＝.
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