2019-2020年高二物理 第15单元：达标训练（6、回旋加速器）(有解析) 大纲人教版.doc

2019-2020年高二物理 第15单元：达标训练（6、回旋加速器）(有解析) 大纲人教版基础巩固 1.回旋加速器主要是由_、_、_等几个部分组成.答案：圆柱形磁极两个D形盒 高频交变电源粒子源和引出装置2.回旋加速器的工作原理是_.答案：利用带电粒子在磁场中受洛伦兹力做圆周运动，而每半个周期被电场加速一次，依次往复，可以达到很高的速率3.目前，加速器类别有_、_、_、_.答案：回旋加速器同步加速器电子感应加速器高能粒子加速器4.目前世界上最大的质子同步加速器，能使质子的能量达到11012eV.我国在1989年初投入运行的高能粒子加速器是_，它能使电子束流的能量达到（28+28）108eV.答案：北京正负电子对撞机5.回旋加速器是怎样实现每半周加速一次的？答案：粒子受洛伦兹力做圆周运动的周期，只要使高频交变电场的周期与之相同，即可正好赶上适合的电场方向而被加速.6.简谈回旋加速器的发展历史.答案：加速器的发展经历直线加速器（高压电源的电势差）回旋加速器（磁场力做圆周运动，电场力加速）电子感应加速器正负电子对撞机，发展轨迹沿高能、高速方向发展.综合应用 7.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15-6-11所示.下列说法正确的是 （）图15-6-11A.粒子在磁场中做匀速圆周运动B.粒子由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解析：本题考查回旋加速器的工作原理.粒子在电场中加速，在磁场中做匀速圆周运动，周期不变，半径随速率的增大而增大.答案：AC8.一个质子、一个粒子，垂直磁场方向进入同一匀强磁场：（1）若两者是从静止经同一电压加速后射入磁场中，则回旋半径之比为_；（2）若两者以相同的动能进入磁场，则回旋半径之比为_；（3）若两者以相同的动量进入磁场，则回旋半径之比为_；（4）若两者以相同的速度进入磁场，则回旋半径之比为_解析：（1）两粒子经电场加速时，qU=mv2-0，由 所以.（2）由p2=2mEk，由，所以.（3）由，由于动量相同，二者的半径相比，动量和B都消掉，所以，.（4）由，由于v相同，二者的半径相比v和B都消掉，.答案：11121129.现要利用回旋加速器对质量为m的带电粒子进行加速，已知该粒子带电荷量为Q，初速度为v，求所加交变电场的周期及粒子速度达vt时，电场力所做的功（磁感应强度为B）.解析：带电粒子在回旋加速器中被加速时，只有电场力做功，而引起动能的增加.由动能定理有W=mvt2-mv02=m（vt2-v02）所以交变电场的周期应等于带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T即.10.(全国理综)如图15-6-12所示，在x0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1B2.一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？图15-6-12解析：粒子在整个过程中的速度大小恒为v，交替地在xy平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动，轨道都是半个圆周.设粒子的质量和电荷量的大小分别为m和q，圆周运动的半径为r1和r2，有 现分析粒子运动的轨迹，如图所示，在xy平面内，粒子先沿半径为r1的半圆C1运动到y轴上离O点距离为2r1的A点，接着沿半径为r2的半圆D1运动到y轴上的O1点，OO 1的距离d=2(r2-r1) 此后，粒子每经历一次“回旋”（即从y轴出发沿半径为r1的半圆和半径为r2的半圆回到原点下方的y轴），粒子的y坐标就减小d，设粒子经过n次回旋后与y轴交于O n点.若OOn即nd满足nd=2r1 由解得，n=1，2，3 联立式可得B1、B2应满足的条件,n=1，2，3