2019-2020年高二物理 第15單元：達標訓練（6、回旋加速器）(有解析) 大綱人教版.doc

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2019-2020年高二物理 第15單元：達標訓練（6、回旋加速器）(有解析) 大綱人教版 基礎鞏固 1.回旋加速器主要是由________、________、______________________等幾個部分組成. 答案：圓柱形磁極　兩個D形盒　 高頻交變電源粒子源和引出裝置 2.回旋加速器的工作原理是________________________________________________. 答案：利用帶電粒子在磁場中受洛倫茲力做圓周運動，而每半個周期被電場加速一次，依次往復，可以達到很高的速率 3.目前，加速器類別有_____________、_______________、______________、__________. 答案：回旋加速器　同步加速器　電子感應加速器　高能粒子加速器 4.目前世界上最大的質子同步加速器，能使質子的能量達到11012eV.我國在1989年初投入運行的高能粒子加速器是________，它能使電子束流的能量達到（28+28）108eV. 答案：北京正負電子對撞機 5.回旋加速器是怎樣實現(xiàn)每半周加速一次的？ 答案：粒子受洛倫茲力做圓周運動的周期，只要使高頻交變電場的周期與之相同，即可正好趕上適合的電場方向而被加速. 6.簡談回旋加速器的發(fā)展歷史. 答案：加速器的發(fā)展經歷直線加速器（高壓電源的電勢差）——回旋加速器（磁場力做圓周運動，電場力加速）——電子感應加速器——正負電子對撞機，發(fā)展軌跡沿高能、高速方向發(fā)展. 綜合應用 7.回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源使粒子經多次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理如圖15-6-11所示.下列說法正確的是 （　　） 圖15-6-11[ A.粒子在磁場中做勻速圓周運動 B.粒子由A0運動到A1比粒子由A2運動到A3所用時間少 C.粒子的軌道半徑與它的速率成正比 D.粒子的運動周期和運動速率成正比 解析：本題考查回旋加速器的工作原理.粒子在電場中加速，在磁場中做勻速圓周運動，周期不變，半徑隨速率的增大而增大.答案：AC 8.一個質子、一個α粒子，垂直磁場方向進入同一勻強磁場：（1）若兩者是從靜止經同一電壓加速后射入磁場中，則回旋半徑之比為_______；（2）若兩者以相同的動能進入磁場，則回旋半徑之比為_______；（3）若兩者以相同的動量進入磁場，則回旋半徑之比為_______；（4）若兩者以相同的速度進入磁場，則回旋半徑之比為_______ 解析：（1）兩粒子經電場加速時，qU=mv2-0，，由 所以. （2）由p2=2mEk，，由，所以 . （3）由，由于動量相同，二者的半徑相比，動量和B都消掉，所以，.（4）由，由于v相同，二者的半徑相比v和B都消掉， . 答案：1∶　1∶1　2∶1　1∶2 9.現(xiàn)要利用回旋加速器對質量為m的帶電粒子進行加速，已知該粒子帶電荷量為Q，初速度為v，求所加交變電場的周期及粒子速度達vt時，電場力所做的功（磁感應強度為B）. 解析：帶電粒子在回旋加速器中被加速時，只有電場力做功，而引起動能的增加.由動能定理有 W=mvt2-mv02=m（vt2-v02） 所以交變電場的周期應等于帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期T 即. 10.(全國理綜Ⅱ)如圖15-6-12所示，在x<0與x>0的區(qū)域中，存在磁感應強度大小分別為B1與B2的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面向里，且B1>B2.一個帶負電荷的粒子從坐標原點O以速度v沿x軸負方向射出，要使該粒子經過一段時間后又經過O點，B1與B2的比值應滿足什么條件？ 圖15-6-12 解析：粒子在整個過程中的速度大小恒為v，交替地在xy平面內B1與B2磁場區(qū)域中做勻速圓周運動，軌道都是半個圓周.設粒子的質量和電荷量的大小分別為m和q，圓周運動的半徑為r1和r2，有 ① ② 現(xiàn)分析粒子運動的軌跡，如圖所示，在xy平面內，粒子先沿半徑為r1的半圓C1運動到y(tǒng)軸上離O點距離為2r1的A點，接著沿半徑為r2的半圓D1運動到y(tǒng)軸上的O1點，OO 1的距離d=2(r2-r1) ③此后，粒子每經歷一次“回旋”（即從y軸出發(fā)沿半徑為r1的半圓和半徑為r2的半圓回到原點下方的y軸），粒子的y坐標就減小d，設粒子經過n次回旋后與y軸交于O n點.若OOn即nd滿足 nd=2r1 ④ 由③④解得 ，n=1，2，3… ⑤ 聯(lián)立①②⑤式可得B1、B2應滿足的條件 ,n=1，2，3… ⑥