高二物理（含第三册）优化训练 第15章第六节知能优化训练.doc

2013高二物理（含第三册）优化训练：第15章第六节知能优化训练1有关回旋加速器的下列说法中，正确的是()高频电源产生的电场用来加速带电粒子d形盒内既有匀强磁场，又有高频电源产生的电场d形盒内只有匀强磁场，没有高频电源产生的电场带电粒子在d形盒中运动时，磁场力使带电粒子速度增大abc d解析：选c.带电粒子是在电场中加速的，故对；d形盒用金属做成，高频电源产生的电场被屏蔽，故d形盒内无电场，错对；磁场力对粒子不做功，故错所以选c.2关于回旋加速器的说法正确的是()a回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大b回旋加速器是用电场加速的c回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的d带电粒子在回旋加速器中不断被加速，故在其中做圆周运动一周所用时间越来越小解析：选bc.带电粒子是靠电场来加速的，磁场使离子偏转，为的是再回到电场继续加速，即通过电场的多次加速使带电粒子获得高能量，故a不正确，b、c正确带电粒子转一周的时间主要是在磁场中做圆周运动的时间，而在电场中加速时间很小，几乎可以忽略不计，而带电粒子做圆周运动的周期是恒量，与速度无关，故d不正确3已知回旋加速器的磁感应强度为b，被加速粒子的比荷为a，则加速粒子所用交变电源的频率为()a.b.c. d.解析：选b.粒子在磁场中的运动频率与交变电源频率相同，则t，f.图15644回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图1564所示下列说法正确的是()a粒子在磁场中做匀速圆周运动b粒子从a0运动到a1比粒子由a2运动到a3所用时间少c粒子的轨道半径与它的速率成正比d粒子的运动周期和运动速率成正比答案：ac图15655(2011年徐州模拟)如图1565所示，a和b是从a点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形轨迹已知其半径ra2rb，则由此可知()a两粒子均带正电荷，质量之比为ma/mb4b两粒子均带负电荷，质量之比为ma/mb4c两粒子均带正电荷，质量之比为ma/mb1/4d两粒子均带负电荷，质量之比为ma/mb1/4解析：选b.由r得ra，rb，又由ra2rb及mavmbv得mamb4，由左手定则可判断带电粒子带负电荷所以b项正确，其余错误图156611932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图1566所示这台加速器由两个铜质d形盒d1、d2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()a离子由加速器的中心附近进入加速器b离子由加速器的边缘进入加速器c离子从磁场中获得能量d离子从电场中获得能量解析：选ad.回旋加速器对离子加速时，离子是由加速器的中心附近进入加速器的，故选项a正确，选项b错误；离子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以离子的能量不变，故选项c错误；d形盒d1、d2之间存在交变电场，当离子通过交变电场时，电场力对离子做正功，离子的能量增加，所以离子的能量是从电场中获得的，故选项d正确2在回旋加速器中，带电粒子在d形金属盒内经过半个圆周所需时间t与下列哪些物理量无关()a带电粒子的质量和电量b带电粒子的速度c加速器的磁感应强度d带电粒子运动的轨道半径解析：选bd.带电粒子在d形盒内运动的周期t，所以带电粒子在d形盒内经过半个周期的时间与带电粒子的速度和轨道半径大小无关3用一台回旋加速器来加速质子时，为使质子获得的动能增加为原来的4倍，则可以采取的方法是()a将磁感应强度b增大到原来的2倍b将磁感应强度b提高到原来的4倍c将d形盒的直径增大到原来的4倍d将d形盒的直径和磁感应强度b各增大到原来的2倍答案：a4一回旋加速器，当外加磁场一定时，加速粒子的交变电场频率与加速质子的交变电场频率之比为()a11b21c12 d14解析：选c.回旋加速器中加速电场的交变频率与带电粒子在磁场中做圆周运动的频率相同，由t得f，故.c正确5有一回旋加速器，两个d形盒的半径为r，两d形盒之间的高频电压为u，偏转磁场的磁感应强度为b.如果一个质子(h)和一个粒子(he)都从加速器的中心开始被加速，则它们从d形盒飞出时的速率之比为()a21 b12c41 d14解析：选a.质子与粒子它们在回旋加速器内虽然被加速的次数不同，但它们最后的轨道半径相同，都是d形盒的半径r，由于bvqm，v1，v2，所以21.6两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压为u1和u2的高频交流电源上，且u22u1，有两个相同的带电粒子分别在这两个加速器中运动，设两个粒子在加速器中运动的时间分别为t1和t2，获得的最大动能分别为ek1和ek2则有()a.t1t2，ek1ek2 bt1t2，ek1t2，ek1ek2 dt1t2，ek1u1，导致回旋次数减小，故t1t2，综上所述选c.7如图1567甲所示的回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为b，pq间所加电压如图乙所示一质量为m、带电量为q的粒子从a0点进入磁场的初速度为v0，回旋加速器的最大半径为r，那么交变电压的周期t和该粒子的最大速度v分别为()图1567at，v bt，vct，v dt，v解析：选a.回旋加速器中交变电压周期t电等于粒子在磁场中的回旋周期t回，即t电t回，当粒子速度最大时，运动半径等于d形盒的半径r，且r，故vm，选a.8如图1568甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，其核心部分是两个d形金属盒在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连带电粒子在运动中的动能ek随时间t的变化规律如图乙所示若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是()图1568a在ekt图中应有t4t3t3t2t2t1b高频电源的变化周期应该等于tntn1c从ekt图可知，粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大d从ekt图可知，要想粒子获得的最大动能越大，则要求d形盒的面积也越大解析：选ad.每一方波短线表示在磁场中运动半个周期内动能不变，横轴每个时间宽度都表示粒子在磁场中运动的半个周期，故a正确高频电源变化的周期等于粒子圆周运动的周期，应为2(tntn1)，故b错误因emax，最大动能与粒子的加速次数无关，只取决于d形盒的半径，故c错误由以上分析可知，d形盒面积越大，半径r越大，粒子的最大动能越大，故d正确图15699如图1569所示，水平放置的厚度均匀的铝箔，置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里一带电粒子进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动，到达p点垂直穿过铝箔后仍然做匀速圆周运动，粒子每次穿过铝箔时损失的能量都相同，图中两圆弧半径r25 cm，r20 cm，问：(1)该粒子带何种电荷？(2)该粒子总共能穿过铝箔多少次？解析：(1)由分析知，粒子第1次穿过铝箔后，做半径为r的圆周运动，故应带负电(2)由公式r得ekmv2.所以ek1.ek2ekek1ek2(r2r2)故n2.78.所以粒子总共穿过铝箔2次答案：(1)负(2)210.图15610串列加速器是用来产生高能离子的装置，图15610中虚线框为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势u，a、c两端均有电极接地(电势为零)，现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直、磁感应强度为b的匀强磁场中，在磁场中做半径为r的圆周运动，已知碳离子的质量m2.01026 kg，u7.5105 v，b0.50 t，n2，元电荷e1.61019 c，求r.解析：本题考查直线加速器设碳离子到达b处时的速度为v1，从c端射出时速度为v2，由能量关系得mveumvmvneu进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得nev2bm由以上三式可得r 由式及题给数值可解得r0.75 m.答案：0.75 m图1561111(2011年高考天津卷)回旋加速器的原理如图15611，d1和d2是两个中空的半径为r的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于d1圆心处的质子源a能不断产生质子(初速度可以忽略，重力不计)，它们在两盒之间被电场加速，d1、d2置于与盒面垂直的磁感应强度为b的匀强磁场中若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为p，求输出时质子束的等效电流i与p、b、r、f的关系式(忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速)解析：设质子质量为m，电