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回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強磁場中，與高頻交流電源相連接后，使粒子每次經過兩盒間的狹縫時都能得到加速，如圖所示。現要增大帶電粒子從回旋加速器射出時的動能，下列方法可行的是

A．僅減小磁場的磁感應強度

B．僅減小狹縫間的距離

C．僅增大高頻交流電壓

D．僅增大金屬盒的半徑

試題分析：要使帶電粒子從回旋加速器射出時的動能增大，及射出時的速度增大，粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力

，所以

，可見要增大速度，需增大磁場的磁感應強度,增大金屬盒的半徑，D正確，ABC錯誤。

練習冊系列答案

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，在半徑為R=

mv0

的圓形區域內有水平向里的勻強磁場，磁感應強度為B．圓形區域右側有一豎直感光板MN．帶正電粒子從圓弧頂點P以速率v₀平行于紙面進入磁場，已知粒子質量為m，電量為q，粒子重力不計．若粒子對準圓心射入，則下列說法中錯誤的是（　　）

A．粒子一定沿半徑方向射出

B．粒子在磁場中運動的時間為

πm

2qB

C．若粒子速率變為2v₀，穿出磁場后一定垂直打到感光板MN上

D．粒子以速度v₀從P點以任意方向射入磁場，離開磁場后一定垂直打在感光板MN上

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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出．已知帶電粒子的電荷量為q，質量為m，加速時狹縫間電壓大小恒為U，磁場的磁感應強度為B，D形盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d．設從粒子源產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

如圖，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質量為m，電量為q的質子，質子每次經過電場區時，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、磁感應強度B不變，若加速電壓U越高，質子的能量E將越大

B．磁感應強度B不變，若加速電壓U不變， D形盒半徑R越大、質子的能量E將越大

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

D．D形盒半徑R、磁感應強度B不變，若加速電壓U越高，質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。現在回旋加速器被廣泛應用于科學研究和醫學設備中。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。回旋加速器的核心部分為兩個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，磁場的磁感應強度為B。設質子從粒子源A處進入加速電場的初速度不計。質子質量為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和重力作用。