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如图所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度 选择器内相互正女的匀强磁场和匀强电场的强度分别为S和E.平板S上有可让粒子通 过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1 A2.平板S下方有强度为3.的匀强磁场.下列表述 正确的是(  )
A、质谱仪可检测核物质中的同位素和不同成分
B、速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C、能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
B
E
D、粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大

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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交流电源两极相连接的两个D形金属盒,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D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是(  )
A、减小磁场的磁感应强度B、增大匀强电场间的加速电压C、增大D形金属盒的半径D、减小狭缝间的距离

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电子感应加速器的基本原理如下:一个圆环真空室处于与环面垂直的磁场中,图甲中两个同心的实线圆代表圆环的边界,与实线圆同心的虚线圆为电子在加速过程中运行的轨道.已知磁场按图乙所示规律变化,当B为正时,磁场的方向垂直于纸面指向纸外,若连续的将初速度为v0的电子沿虚线圆的切线方向注入到环内(如图甲),则电子在该磁场变化的一个周期内可能被加速的时间是(  )
A、0~
T
4
B、
T
4
T
2
C、
T
2
3T
4
D、
3T
4
~T

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回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展.回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直.A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,设粒子初速度为零,加速电压为U,加速过程中不考虑重力作用和相对论效应.下列说法正确的是(  )
A、粒子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r的增大,盒中相邻轨道的半径之差减小
B、粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为
πBR2
2U
C、粒子能获得的最大动能Ek跟加速器磁感应强度无关
D、加速电压越大粒子能获得的最大动能Ek越大

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如图是回旋加速器的原理示意图,其核心部分是两个半径为R的D型金属盒,现将它们接在电压为U、周期为T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),它们在两盒之间被电场加速,当质子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出,忽略质子在电场中的运动时间,则下列说法中正确的是(  )
A、带电粒子的运动周期是变化的B、若只增大交变电压U,则质子在回旋加速器中运行时间会变短C、若只增大金属盒的半径R,则质子射出时的动能不变D、若用此回旋加速器加速α粒子,必须改变交变电压的周期或磁感应强度

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回旋加速器的核心部分如图所示,两个D形盒分别与交变电源的两极相连.下列说法正确的是(  )
A、D形盒之间电场力使粒子加速B、D形盒内的洛伦兹力使粒子加速C、增大交变电压的峰值,最终获得的速率v增大D、增大磁感应强度,最终获得的速率v增大

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电子感应加速器是利用磁感应电场使电子加速的设备,主要有电磁铁的磁极和两磁极间的环形真空室组成,电磁铁线圈电流变化产生的感应电场使真空室里的电子加速.如图所示,上下电磁铁由一根线绕成,绕线方向如图所示,上面部分为加速器的侧视图,下面部分是真空室的俯视图.若不计初速度的电子从电子枪右端逸出后,在真空室中沿虚线被加速,然后击中电子枪左端的靶,则下列说法中正确的是(  )
A、真空室上方为电磁铁的N极B、俯视时电磁铁导线中电流为顺时针方向C、洛伦兹力对电子做正功D、电磁铁中电流应逐渐增大

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如图甲所示是回旋加速器的示意图,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.带电粒子在磁场中运动的动能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,则下列判断中正确的是(  )
A、在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1B、高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1C、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越大,则要求D形盒的面积也越大

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如图所示,在xoy平面内,有一个圆形区域,圆心为O′,该圆形区域的边界与y轴相切于坐标原点O,与x轴相交于A点.在该区域内存在一个沿y轴正方向的均强电场.一个带负电荷的粒子(不计重力)从坐标原点O开始以速度v沿x轴正方向射入电场,经过时间t1恰好从该区域的边界点C离开电场,离开时速度大小为v1,速度方向和水平方向的夹角为θ1.现在把圆形区域的电场去掉,在该圆形区域内加上垂直于xoy平面水平向里的均强磁场(图中未画出).另一个带负电荷的粒子(不计重力)也从坐标原点O开始以速度v沿x轴正方向射入磁场,经过时间t2也恰好从该区域的边界点C离开磁场,离开时速度大小为v2,速度方向和水平方向的夹角为θ2.则下列说法正确的是(  )
A、两个粒子在该电场和磁场中的运动轨迹完全重合B、t1=t2C、v1>v2D、θ1<θ2

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如图所示,一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的均强磁场,在ad边中点O,方向垂直磁场向里射入一速度跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量m,电量q,ad边L,ab边足够长,粒子重力不计,则(  )
A、若粒子能从ab边上射出磁场,则v0的最小速度应大于
qBl
3m
B、若粒子能从ab边上射出磁场,则v0的最大速度应等于
qBl
2m
C、如果带电离子v0大小不受限制,则粒子在磁场中运动的最长时间为
5πm
3qB
D、如果带电粒子v0大小不受限制,则离子在磁场中运动的最长时间为
πm
3qB

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同步练习册答案