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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?豐臺區(qū)一模）1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題．現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中．

某型號的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖為俯視圖乙．回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器中，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)在場，且與D形盒盒面垂直．兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)．D形盒半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)質(zhì)子從粒子源A處時(shí)入加速電場的初速度不計(jì)．質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q．加速器接一定涉率高頻交流電源，其電壓為U．加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用．
（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)入D形盒運(yùn)動軌道的半徑r₁；
（2）求質(zhì)子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t；
（3）如果使用這臺回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動？請寫出必要的分析及推理．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

回旋加速器英文：Cyclotron 它是利用磁場使帶電粒子作回旋運(yùn)動，在運(yùn)動中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置，是高能物理中的重要儀器．
1930年Earnest O．Lawrence提出回旋加速器的理論，1932年首次研制成功．它的主要結(jié)構(gòu)是在磁極間的真空室內(nèi)有兩個半圓形的金屬扁盒（D形盒）隔開相對放置，D形盒上加交變電壓，其間隙處產(chǎn)生交變電場．在D形盒所在處存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．置于中心的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，在電場中被加速，帶電粒子在D形盒內(nèi)不受電場力，在洛倫茲力作用下，在垂直磁場平面內(nèi)作圓周運(yùn)動．如果D形盒上所加的交變電壓的頻率恰好等于粒子在磁場中作圓周運(yùn)動的頻率，則粒子繞行半圈后正趕上D形盒上極性變號，粒子仍處于加速狀態(tài)．由于上述粒子繞行半圈的時(shí)間與粒子的速度無關(guān)，因此粒子每繞行半圈受到一次加速，繞行半徑增大．經(jīng)過很多次加速，粒子沿如圖2所示的軌跡從D形盒邊緣引出，能量可達(dá)幾十兆電子伏特（MeV ）．回旋加速器的能量受制于隨粒子速度增大的相對論效應(yīng)，粒子的質(zhì)量增大，粒子繞行周期變長，從而逐漸偏離了交變電場的加速狀態(tài)．

圖1是回旋加速器的實(shí)物圖，圖2、圖3是回旋加速器的原理圖，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子自半徑為R的D形盒的中心由靜止開始加速，D形盒上加交變電壓大小恒為U，兩D形盒之間的距離為d，D形盒所在處的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，不考慮相對論效應(yīng)，求：
（1）帶電粒子被第一次加速后獲得的速度v₁；
（2）帶電粒子加速后獲得的最大速度v_m；
（3）帶電粒子由靜止開始到第n次加速結(jié)束時(shí)在電場和磁場中運(yùn)動所用的總時(shí)間是多少？若要增大帶電粒子加速后獲得的最大速度v_m，你認(rèn)為可以采取哪些方案？

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科目：高中物理 來源： 題型：

1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題。現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。

某型號的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖乙為俯視圖。回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器里，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)，D形盒的半徑力R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進(jìn)入加速電場的初速度不計(jì)。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接一定頻率高頻交變電源，其電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。

（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)人D形盒運(yùn)動的軌道半徑r1；

（2）求質(zhì)子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t；

（3）如果使用這臺回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動？請寫出必要的分析與推理。

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科目：高中物理 來源：2011年北京市豐臺區(qū)高考物理一模試卷（解析版） 題型：解答題

1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運(yùn)動特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題．現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中．

某型號的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖為俯視圖乙．回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器中，整個裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場可以認(rèn)為是勻強(qiáng)在場，且與D形盒盒面垂直．兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)．D形盒半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)質(zhì)子從粒子源A處時(shí)入加速電場的初速度不計(jì)．質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q．加速器接一定涉率高頻交流電源，其電壓為U．加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用．
（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過狹縫被加速后進(jìn)入D形盒運(yùn)動軌道的半徑r₁；
（2）求質(zhì)子從靜止開始加速到出口處所需的時(shí)間t；
（3）如果使用這臺回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動？請寫出必要的分析及推理．

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