人教版选择性必修二 1.4 回旋加速器专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 1.4 回旋加速器专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-06 19:05:02 | ||
图片预览
文档简介
人教版选择性必修二第一章回旋加速器专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如下图所示。它的核心部分是两个形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速质子和粒子，质量是质子的四倍，电荷量是质子的两倍，则( )
A. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能也较小
B. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能一样大
C. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能也较大
D. 加速质子的交流电源的周期较大，质子获得的最大动能较小
2. 回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是( )
A. 粒子被加速后的最大速度与型金属盒的半径无关
B. 粒子被加速后的最大动能随高频电源的加速电压的增大而增大
C. 高频电源频率由粒子的质量、电量和磁感应强度决定
D. 高频电源频率与粒子的质量、电量和磁感应强度无关
3. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。则下列说法中正确的是( )
A. 粒子从形盒射出时的动能与加速电场的电压有关
B. 增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能
C. 加速电场的变化周期与粒子速度大小有关
D. 用同一回旋加速器可以同时加速质子和粒子
4. 如图甲是回旋加速器的工作原理图。若带电粒子在磁场中运动的动能随时间的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑因相对论效应带来的影响，下列说法中正确的是
A. 在乙图中，
B. 在乙图中，
C. 高频电源的变化周期等于
D. 若只增大两形盒之间的加速电压，同种粒子获得的最大动能将不变
5. 如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是( )
A. 在图象中应有
B. 加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大
C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D. 要想粒子获得的最大动能增大，可增加形盒的半径
6. 图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核和氦核。下列说法正确的是( )
A. 它们的最大速度相同 B. 它们的最大动能相同
C. 两次所接高频电源的频率可能不相同 D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
7. 年月日消息，我国回旋加速器领域首批国家标准正式发布实施．如图所示是回旋加速器装置，、是半圆形金属盒，形盒的半径为，磁场的磁感应强度为形盒的缝隙处接交流电源，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是
A. 增大交流电源电压 B. 增大形盒的半径
C. 增大交流电源电压和减小狭缝间的距离 D. 增大磁场磁感应强度和减小狭缝间的距离
8. 回旋加速器的半径为，在两形盒间间距为，远小于所加电压如图所示图中所标为已知垂直形盒的匀强磁场磁感应强度为，一个质量为电荷量为的质子从靠近某一形盒的圆心点静止释放，那么以下说法正确的是( )
A. 质子获得的最大速度为 B. 加速的次数为
C. 质子在磁场运动的周期为 D. 加速的时间为
9. 两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压为和的高频电源上，且，两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动，设两个粒子在加速器中运动的时间分别为和，获得的最大动能分别为和，则( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
10. 如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒“”型盒，若“”型盒的半径为，匀强磁场的磁感应强度大小为，现在两“”型盒间接入峰值为的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，粒子源位于“”型盒的圆心处，产生的带电粒子初速度可以忽略，现用回旋加速器分别加速氦核和质子，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是( )
A. 氦核和质子所能达到的最大动能之比为
B. 氦核和质子在下方“”型盒中第个半圆的半径之比为：
C. 氦核和质子在达到最大动能的过程中通狭缝的次数之比为：
D. 若变为原来的倍，粒子在“”型盒中的运动时间变为原来的
二、计算题（本大题共2小题，共40.0分）
11. 回旋加速器两个形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为，质量为，粒子最大回旋半径为，求：
粒子在盒内做何种运动；
所加交流电源的频率；
粒子加速后获得的最大动能。
12. 一束硼离子以不同的初速度，沿水平方向经过速度选择器，从点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域，分两束垂直打在点正下方的离子探测板上和点，测得，如图甲所示．速度选择器中匀强电场的电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，偏转磁场的磁感应强度为若撤去探测板，在点右侧的磁场区域中放置云雾室，离子运动轨迹如图乙所示．设离子在云雾室中运动时受到的阻力，式中为常数，为离子的电荷量．不计离子重力．求：
硼离子从点射出时的速度大小；
两束硼离子的电荷量之比；
两种硼离子在云雾室里运动的路程之比．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
回旋加速器是通过电场进行加速，磁场进行偏转来加速带电粒子，带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据比较周期；当粒子最后离开回旋加速器时的速度最大，根据求出粒子的最大速度，从而得出最大动能的大小关系。
解决本题的关键知道带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，以及会根据求出粒子的最大速度。
【解答】
带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据，知质子的质量与电量的比值小于粒子，所以粒子在磁场中运动的周期大，则加速粒子的交流电源的周期较大；根据得，最大速度，则最大动能，粒子的质量是质子的倍，粒子的电量是质子的倍，则粒子的最大动能一与质子的样大，故B正确，ACD错误。
2.【答案】
【解析】A.根据
解得
故粒子加速后的最大速度与型金属盒的半径有关，故A错误；
B.根据
联立解得
最大动能与半径和磁感应强度有关与加速电压无关，故B错误；
根据，
可知高频电源频率由粒子的质量、电量和磁感应强度决定，故C正确，D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，以及粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期，粒子从形盒射出时的动能与加速电压大小无关。
【解答】
A.粒子从形盒射出时的动能为最大动能对应的是形盒半径，由和，得，与加速电压大小无关，故A错误；
B.因为，所以增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能，故B正确；
C.周期与粒子速度大小无关，故C错误；
D.同时加速两个粒子的周期必须相等，根据周期可知，质子和粒子的周期不同，不能同时加速，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道根据，求最大速度，知道最大动能与形盒的半径有关，与磁感应强度的大小有关。
【解答】
A.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在图中应有一一，选项A错误；
B.根据电场力做功等于动能的变化，可知，每一周电场力做功相等，故动能的变化也相等，故B错误；
C.带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于，选项C错误；
D.由可知，，最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速的次数和加速电压的大小无关，当轨道半径与型盒半径相等时就不能继续加速，若只增大两形盒之间的加速电压，同种粒子获得的最大动能将不变，故选项D正确；
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，由公式和判断其它。
本题考查了回旋加速器的原理，特别要记住粒子获得的最大动能是由型盒的半径决定的，掌握粒子运动周期的计算方法。
【解答】
A.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此在图中应有，故A错误；
加速电压越小，粒子加速次数就越多，由粒子做圆周运动的半径可知，即粒子获得的最大动能决定于形盒的半径，与加速电压和加速次数无关，当轨道半径与形盒半径相等时就不再继续加速，故BC错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器的工作原理。
回旋加速器中粒子每旋转一周被加速两次，粒子射出时的最大速度动能由磁感应强度和形盒的半径决定，与加速电压无关。在电场中粒子被加速，在磁场中粒子做匀速圆周运动，由于两种粒子在磁场中周期相同，故不必改变高频电源的频率。
【解答】
A.根据，得。两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，故A正确；
B.最大动能，两粒子的最大速度相等，但质量不相等，所以最大动能不相等，故B错误；
C.带电粒子在磁场中运动的周期，两粒子的比荷相等，所以周期相等，做圆周运动的频率相等。因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，故两次所接高频电源的频率相同，故C错误；
D.由可知，粒子的最大动能与加速电压的频率无关另外，回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的频率和高频电源的频率相同，否则无法加速，故D错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据洛伦兹力提供向心力得出粒子从回旋加速器射出时的速度，结合动能表达式即可得出粒子从回旋加速器射出时的动能表达式，即可进行讨论。
本题考查回旋加速器问题，考查学生的理解能力。
【解答】
粒子在磁场中运动的周期与交变电场的变化周期相等，粒子在电场加速，经磁场偏转，当粒子从回旋加速器射出时，其在磁场运动的轨迹半径与形盒的半径相等，则有，得粒子从回旋加速器射出时的动能为，由此可知，粒子从回旋加速器中射出时的动能与电源电压、狭缝间的距离的距离无关，只与磁场的磁感应强度、形盒的半径有关系，增大形盒的半径可以增大粒子射出时的动能，若只增大磁场的磁感应强度，粒子在磁场中运动的周期会产生相应的变化，粒子运动周期与电场的变化周期不能同步，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了回旋加速器的工作原理，理解最大动能的决定因素，了解并理解了常用实验仪器或实验器材的原理是解题的关键。
【解答】
A.当粒子在磁场中做圆周运动的半径最大时，速度最大，有：，可得最大速度为：，故A错误；
B.粒子的最大动能为：，粒子每经过加速电场一次，电场力对粒子做功，设经过电场次，根据动能定理有：，代入可得：，故B错误；
C.根据回旋加速器的工作原理可知，粒子在磁场中运动的周期和电场变化的周期相同，故C错误；
D.电子在电场中运动的加速度，末速度，根据速度公式，可得电子加速时间，故D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和形盒的半径有关。
本题主要考查回旋加速器的特点，熟练掌握带电粒子在磁场中的运动特点即可解答。
【解答】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和形盒的半径有关，所以；设粒子在加速器中绕行的圈数为，则，由以上关系可知与加速电压成反比，由于，则，而，相同，所以，故C正确，故ABD错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器，掌握回旋加速器的工作原理是解决本题的关键。
当氦核和质子做圆周运动的半径等于形盒的半径时，速度最大，动能最大，结合洛伦兹力提供向心力即可分析；由动能定理求出氦核和质子在下方““型盒中运动的半径表达式结合氦核和质子的电量与质量关系分析即可；
由动能定理结合最大动能的表达式可得出达到最大动能需要加速的次数，再结合氦核和质子的电量与质量关系求解；
得出氦核和质子在“”型盒中运动时间的表达式即可求解。
【解答】
A、当粒子的半径达到“”型盒的半径时，速度最大，由洛伦兹力提供向心力可得，动能，两粒子最大动能相等，故A正确；
B、带电粒子在下方“”型盒中第个半圆是带电粒子经过窄缝被加速次后的运动轨迹，由动能定理有，解得，因氦核和质子的质量之比为，电荷量之比为，所以两粒子在下方“”型盒中第个半圆的半径之比为，故B错误；
C、粒子每加速一次增加的动能为，粒子能达到的最大动能为，由可得要加速的次数，故两粒子达到最大动能的过程中通狭缝的次数之比为，故C错误；
D、设粒子加速次后离开“”型盒，由，，，得，故变为原来的倍，粒子在“”型盒中的运动时间变为原来的，故D错误。
11.【答案】解：粒子在形盒中的匀强磁场内做匀速圆周运动，每次经过电场加速后，轨道半径均增大；
粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流的频率等于粒子在磁场中偏转的频率，因为，
所以交流电源的频率；
当粒子运动的半径最大时，动能最大，由牛顿第二定律知，
则，
最大动能。
【解析】本题主要考查了回旋加速器的原理和相关因素的分析，基础题。
根据带电粒子在磁场中的运动，可以得出结论。
根据粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，联立公式可以得出结论。
根据由牛顿第二定律，列出表达式，，即可得出粒子加速后获得的最大动能。
12.【答案】解：只有竖直方向受力平衡的离子，才能沿水平方向运动离开速度选择器，
电场力公式，
洛伦兹力公式，；
则有：
综合上述式得：
设到达点离子的电荷量为，到达点离子的电荷量为，进入磁场后，根据牛顿第二定律，则有：
解得：
根据题意有：
考虑到进入偏转磁场的硼离子的质量相同、速度相同，得：
设电荷量为离子运动路程为，电荷量为离子运动路程为，在云雾室内受到的阻力始终与速度方向相反，做负功．洛伦兹力不做功，有：
且
得：
答：硼离子从点射出时的速度大小；
两束硼离子的电荷量之比：；
两种硼离子在云雾室里运动的路程之比：．
【解析】根据电场力与洛伦兹力相平衡，即可求解；
根据牛顿第二定律，结合向心力表达式，得出半径之比，从而求出电量之比；
根据动能定理，结合洛伦兹力不做功，即可求解．
考查受力平衡方程的应用，掌握牛顿第二定律与向心力综合运用，理解动能定理的应用，注意做功的正负，及洛伦兹力不做功的特点．
第1页，共1页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如下图所示。它的核心部分是两个形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速质子和粒子，质量是质子的四倍，电荷量是质子的两倍，则( )
A. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能也较小
B. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能一样大
C. 加速质子的交流电源的周期较小，质子获得的最大动能也较大
D. 加速质子的交流电源的周期较大，质子获得的最大动能较小
2. 回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。下列说法正确的是( )
A. 粒子被加速后的最大速度与型金属盒的半径无关
B. 粒子被加速后的最大动能随高频电源的加速电压的增大而增大
C. 高频电源频率由粒子的质量、电量和磁感应强度决定
D. 高频电源频率与粒子的质量、电量和磁感应强度无关
3. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。则下列说法中正确的是( )
A. 粒子从形盒射出时的动能与加速电场的电压有关
B. 增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能
C. 加速电场的变化周期与粒子速度大小有关
D. 用同一回旋加速器可以同时加速质子和粒子
4. 如图甲是回旋加速器的工作原理图。若带电粒子在磁场中运动的动能随时间的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑因相对论效应带来的影响，下列说法中正确的是
A. 在乙图中，
B. 在乙图中，
C. 高频电源的变化周期等于
D. 若只增大两形盒之间的加速电压，同种粒子获得的最大动能将不变
5. 如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是( )
A. 在图象中应有
B. 加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大
C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D. 要想粒子获得的最大动能增大，可增加形盒的半径
6. 图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核和氦核。下列说法正确的是( )
A. 它们的最大速度相同 B. 它们的最大动能相同
C. 两次所接高频电源的频率可能不相同 D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
7. 年月日消息，我国回旋加速器领域首批国家标准正式发布实施．如图所示是回旋加速器装置，、是半圆形金属盒，形盒的半径为，磁场的磁感应强度为形盒的缝隙处接交流电源，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是
A. 增大交流电源电压 B. 增大形盒的半径
C. 增大交流电源电压和减小狭缝间的距离 D. 增大磁场磁感应强度和减小狭缝间的距离
8. 回旋加速器的半径为，在两形盒间间距为，远小于所加电压如图所示图中所标为已知垂直形盒的匀强磁场磁感应强度为，一个质量为电荷量为的质子从靠近某一形盒的圆心点静止释放，那么以下说法正确的是( )
A. 质子获得的最大速度为 B. 加速的次数为
C. 质子在磁场运动的周期为 D. 加速的时间为
9. 两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压为和的高频电源上，且，两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动，设两个粒子在加速器中运动的时间分别为和，获得的最大动能分别为和，则( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
10. 如图甲所示是处在匀强磁场中的真空室内的两个半圆形的金属扁盒“”型盒，若“”型盒的半径为，匀强磁场的磁感应强度大小为，现在两“”型盒间接入峰值为的交变电压，电压随时间的变化规律如图乙所示，粒子源位于“”型盒的圆心处，产生的带电粒子初速度可以忽略，现用回旋加速器分别加速氦核和质子，不考虑相对论效应和重力作用，下列说法正确的是( )
A. 氦核和质子所能达到的最大动能之比为
B. 氦核和质子在下方“”型盒中第个半圆的半径之比为：
C. 氦核和质子在达到最大动能的过程中通狭缝的次数之比为：
D. 若变为原来的倍，粒子在“”型盒中的运动时间变为原来的
二、计算题（本大题共2小题，共40.0分）
11. 回旋加速器两个形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为，质量为，粒子最大回旋半径为，求：
粒子在盒内做何种运动；
所加交流电源的频率；
粒子加速后获得的最大动能。
12. 一束硼离子以不同的初速度，沿水平方向经过速度选择器，从点进入方向垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域，分两束垂直打在点正下方的离子探测板上和点，测得，如图甲所示．速度选择器中匀强电场的电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，偏转磁场的磁感应强度为若撤去探测板，在点右侧的磁场区域中放置云雾室，离子运动轨迹如图乙所示．设离子在云雾室中运动时受到的阻力，式中为常数，为离子的电荷量．不计离子重力．求：
硼离子从点射出时的速度大小；
两束硼离子的电荷量之比；
两种硼离子在云雾室里运动的路程之比．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
回旋加速器是通过电场进行加速，磁场进行偏转来加速带电粒子，带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据比较周期；当粒子最后离开回旋加速器时的速度最大，根据求出粒子的最大速度，从而得出最大动能的大小关系。
解决本题的关键知道带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，以及会根据求出粒子的最大速度。
【解答】
带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据，知质子的质量与电量的比值小于粒子，所以粒子在磁场中运动的周期大，则加速粒子的交流电源的周期较大；根据得，最大速度，则最大动能，粒子的质量是质子的倍，粒子的电量是质子的倍，则粒子的最大动能一与质子的样大，故B正确，ACD错误。
2.【答案】
【解析】A.根据
解得
故粒子加速后的最大速度与型金属盒的半径有关，故A错误；
B.根据
联立解得
最大动能与半径和磁感应强度有关与加速电压无关，故B错误；
根据，
可知高频电源频率由粒子的质量、电量和磁感应强度决定，故C正确，D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，以及粒子在磁场中运动的周期等于交流电的周期，粒子从形盒射出时的动能与加速电压大小无关。
【解答】
A.粒子从形盒射出时的动能为最大动能对应的是形盒半径，由和，得，与加速电压大小无关，故A错误；
B.因为，所以增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能，故B正确；
C.周期与粒子速度大小无关，故C错误；
D.同时加速两个粒子的周期必须相等，根据周期可知，质子和粒子的周期不同，不能同时加速，故D错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键知道根据，求最大速度，知道最大动能与形盒的半径有关，与磁感应强度的大小有关。
【解答】
A.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在图中应有一一，选项A错误；
B.根据电场力做功等于动能的变化，可知，每一周电场力做功相等，故动能的变化也相等，故B错误；
C.带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于，选项C错误；
D.由可知，，最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速的次数和加速电压的大小无关，当轨道半径与型盒半径相等时就不能继续加速，若只增大两形盒之间的加速电压，同种粒子获得的最大动能将不变，故选项D正确；
故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，由公式和判断其它。
本题考查了回旋加速器的原理，特别要记住粒子获得的最大动能是由型盒的半径决定的，掌握粒子运动周期的计算方法。
【解答】
A.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此在图中应有，故A错误；
加速电压越小，粒子加速次数就越多，由粒子做圆周运动的半径可知，即粒子获得的最大动能决定于形盒的半径，与加速电压和加速次数无关，当轨道半径与形盒半径相等时就不再继续加速，故BC错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器的工作原理。
回旋加速器中粒子每旋转一周被加速两次，粒子射出时的最大速度动能由磁感应强度和形盒的半径决定，与加速电压无关。在电场中粒子被加速，在磁场中粒子做匀速圆周运动，由于两种粒子在磁场中周期相同，故不必改变高频电源的频率。
【解答】
A.根据，得。两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，故A正确；
B.最大动能，两粒子的最大速度相等，但质量不相等，所以最大动能不相等，故B错误；
C.带电粒子在磁场中运动的周期，两粒子的比荷相等，所以周期相等，做圆周运动的频率相等。因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，故两次所接高频电源的频率相同，故C错误；
D.由可知，粒子的最大动能与加速电压的频率无关另外，回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的频率和高频电源的频率相同，否则无法加速，故D错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据洛伦兹力提供向心力得出粒子从回旋加速器射出时的速度，结合动能表达式即可得出粒子从回旋加速器射出时的动能表达式，即可进行讨论。
本题考查回旋加速器问题，考查学生的理解能力。
【解答】
粒子在磁场中运动的周期与交变电场的变化周期相等，粒子在电场加速，经磁场偏转，当粒子从回旋加速器射出时，其在磁场运动的轨迹半径与形盒的半径相等，则有，得粒子从回旋加速器射出时的动能为，由此可知，粒子从回旋加速器中射出时的动能与电源电压、狭缝间的距离的距离无关，只与磁场的磁感应强度、形盒的半径有关系，增大形盒的半径可以增大粒子射出时的动能，若只增大磁场的磁感应强度，粒子在磁场中运动的周期会产生相应的变化，粒子运动周期与电场的变化周期不能同步，故B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了回旋加速器的工作原理，理解最大动能的决定因素，了解并理解了常用实验仪器或实验器材的原理是解题的关键。
【解答】
A.当粒子在磁场中做圆周运动的半径最大时，速度最大，有：，可得最大速度为：，故A错误；
B.粒子的最大动能为：，粒子每经过加速电场一次，电场力对粒子做功，设经过电场次，根据动能定理有：，代入可得：，故B错误；
C.根据回旋加速器的工作原理可知，粒子在磁场中运动的周期和电场变化的周期相同，故C错误；
D.电子在电场中运动的加速度，末速度，根据速度公式，可得电子加速时间，故D正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和形盒的半径有关。
本题主要考查回旋加速器的特点，熟练掌握带电粒子在磁场中的运动特点即可解答。
【解答】
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，可知，粒子获得的最大动能只与磁感应强度和形盒的半径有关，所以；设粒子在加速器中绕行的圈数为，则，由以上关系可知与加速电压成反比，由于，则，而，相同，所以，故C正确，故ABD错误。
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器，掌握回旋加速器的工作原理是解决本题的关键。
当氦核和质子做圆周运动的半径等于形盒的半径时，速度最大，动能最大，结合洛伦兹力提供向心力即可分析；由动能定理求出氦核和质子在下方““型盒中运动的半径表达式结合氦核和质子的电量与质量关系分析即可；
由动能定理结合最大动能的表达式可得出达到最大动能需要加速的次数，再结合氦核和质子的电量与质量关系求解；
得出氦核和质子在“”型盒中运动时间的表达式即可求解。
【解答】
A、当粒子的半径达到“”型盒的半径时，速度最大，由洛伦兹力提供向心力可得，动能，两粒子最大动能相等，故A正确；
B、带电粒子在下方“”型盒中第个半圆是带电粒子经过窄缝被加速次后的运动轨迹，由动能定理有，解得，因氦核和质子的质量之比为，电荷量之比为，所以两粒子在下方“”型盒中第个半圆的半径之比为，故B错误；
C、粒子每加速一次增加的动能为，粒子能达到的最大动能为，由可得要加速的次数，故两粒子达到最大动能的过程中通狭缝的次数之比为，故C错误；
D、设粒子加速次后离开“”型盒，由，，，得，故变为原来的倍，粒子在“”型盒中的运动时间变为原来的，故D错误。
11.【答案】解：粒子在形盒中的匀强磁场内做匀速圆周运动，每次经过电场加速后，轨道半径均增大；
粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流的频率等于粒子在磁场中偏转的频率，因为，
所以交流电源的频率；
当粒子运动的半径最大时，动能最大，由牛顿第二定律知，
则，
最大动能。
【解析】本题主要考查了回旋加速器的原理和相关因素的分析，基础题。
根据带电粒子在磁场中的运动，可以得出结论。
根据粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，联立公式可以得出结论。
根据由牛顿第二定律，列出表达式，，即可得出粒子加速后获得的最大动能。
12.【答案】解：只有竖直方向受力平衡的离子，才能沿水平方向运动离开速度选择器，
电场力公式，
洛伦兹力公式，；
则有：
综合上述式得：
设到达点离子的电荷量为，到达点离子的电荷量为，进入磁场后，根据牛顿第二定律，则有：
解得：
根据题意有：
考虑到进入偏转磁场的硼离子的质量相同、速度相同，得：
设电荷量为离子运动路程为，电荷量为离子运动路程为，在云雾室内受到的阻力始终与速度方向相反，做负功．洛伦兹力不做功，有：
且
得：
答：硼离子从点射出时的速度大小；
两束硼离子的电荷量之比：；
两种硼离子在云雾室里运动的路程之比：．
【解析】根据电场力与洛伦兹力相平衡，即可求解；
根据牛顿第二定律，结合向心力表达式，得出半径之比，从而求出电量之比；
根据动能定理，结合洛伦兹力不做功，即可求解．
考查受力平衡方程的应用，掌握牛顿第二定律与向心力综合运用，理解动能定理的应用，注意做功的正负，及洛伦兹力不做功的特点．
第1页，共1页