如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場（環(huán)形區(qū)域的寬度非常小）。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時，A板電勢升高為+U，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時，A板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行n圈后回到A板時獲得的總動能為2nqU

B．粒子在繞行的整個過程中，每一圈的運(yùn)動時間不變

C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減

D．粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

 

【答案】

D

【解析】

試題分析：帶電粒子每一次經(jīng)過電場AB，獲得動能為qu,經(jīng)過n圈后獲得的動能為EK=nqu,所以A選項(xiàng)錯誤；由T=2πm/qB和v=qBR/m可知，帶電粒子的運(yùn)動周期逐漸減小，所以B選項(xiàng)錯誤；由R=mv/qB可知，要使半徑不變，速度v增加時磁感應(yīng)強(qiáng)度B也要增加，所以C選項(xiàng)錯誤；由EK=nqu=mv2/2和v=qBR/m可的B=，所以D選項(xiàng)正確。

考點(diǎn)：本題考查帶點(diǎn)粒子在電磁場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題，主要涉及到回旋加速器的應(yīng)用。

 

練習(xí)冊系列答案
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精英家教網(wǎng)美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，盒縫間隙很小，可以忽略不計．對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（　�。�

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（2013?湖南模擬）美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P．處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（　　）

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科目：高中物理 來源：2012屆度黑龍江省哈爾濱市高三上學(xué)期期末考試物理卷 題型：選擇題

美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步。如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間。帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動。對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（       ）

A．帶電粒子每運(yùn)動一周被加速一次

B．PlP2=P2P3

C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)

D．加速電場方向不需要做周期性的變化

 

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科目：高中物理 來源：2012屆度黑龍江省高三上學(xué)期期末考試物理卷 題型：選擇題

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A．帶電粒子每運(yùn)動一周被加速一次

B．PlP2=P2P3

C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)

D．加速電場方向不需要做周期性的變化

 

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美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動，盒縫間隙很小，可以忽略不計．對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（　�。�
A．帶電粒子每運(yùn)動半周被加速一次
B．P1P2＞P2P3
C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)
D．加速電場方向需要做周期性的變化
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