2021届高三物理二轮复习常考模型微专题复习-回旋加速器专题（含解析）

回旋加速器专题 一、单选题 1. 回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒．把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下．连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核和粒子，比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是 A. 加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大 B. 加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大 C. 加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较小 D. 加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小 2. 一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法中正确的是 A. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 B. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 C. 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D. 不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子 3. 回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法不 正 确的是    A. 若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短 B. 若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大 C. 若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作 D. 不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器不能用于加速粒子 4. 物理研究中，粒子回旋加速器起着重要作用，下左图为它的示意图．它由两个铝制的D形盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝．两个D形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压．右图为俯视图，在D形盒上半面中心S处有一正粒子源，它发出的正粒子，经狭缝电压加速后，进入D形盒中．在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速．如此周而复始，最后到达D形盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出．已知正离子电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为每次加速的时间极短，可忽略不计．正粒子从离子源出发时的初速度为零，不计粒子所受重力．则 A. 高频交变电压变化的周期为 B. 粒子可能获得的最大动能为 C. 粒子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比为 D. 粒子在回旋加速器中的总的时间为 5. 1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与D形盒平面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两盒接在电压为U、周期为T的交流电源上，中心A处粒子源产生的粒子飘入狭缝中，速度从零开始增大，最后从出口处飞出。已知D形盒的半径为R，下列说法正确的是 A. 粒子在出口处的最大动能与加速电压U有关 B. 粒子在出口处的最大动能与D形盒的半径无关 C. 粒子在D形盒中运动的总时间与交流电的周期T有关 D. 粒子在D形盒中运动的总时间与粒子的比荷无关 6. 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，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氚核和粒子比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有 A. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 B. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D. 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 7. 回旋加速器的半径为R，在两D形盒间间距为d，远小于所加电压如图所示图中所标为已知垂直D形盒的匀强磁场磁感应强度为B，一个质量为m电荷量为e的质子从靠近某一D形盒的圆心P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 8. 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，a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上。两盒间的窄缝中形成匀强电场，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被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。设D形盒的半径