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    如图15-6-2所示，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匀强电场，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面的匀强磁场中，磁场方向如图所示.设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U.要增大带电粒子（电荷量为q，质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是（    ）

    图15-6-2

    A.增大加速电场间的加速电压            B.减小狭缝间的距离

    C.增大磁场的磁感应强度                D.增大D形金属盒的半径

    CD


    解析:

    根据题意分析得：回旋加速器的原理决定了带电粒子是在两盒间的匀强电场中被加速的，磁场的作用只是让粒子受到洛伦兹力，洛伦兹力不做功，提供向心力，F向=f=qvB=，得到：运动的周期T=.这个周期与电场方向变化的周期正好相等，所以每次经过电场时都会被加速，速度会越来越大，根据半径r=得到当半径接近D形金属盒的半径时，再离开加速器.所以要想增大粒子的动能，必须让粒子被加速的次数越多越好，当增加磁场的磁感应强度B时，粒子运动的周期变小，被加速的次数会增多，当增大D形金属盒的半径时，也会增加被加速的次数，所以粒子射出时的动能就变大.而增大加速电压和减小狭缝间的距离，都不会增加加速次数，达不到增大最终动能的目的，所以本题的正确选项应该为C、D.

    练习册系列答案
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    如图15-6-7所示是一种获得高能粒子的装置，环行区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场.质量为m、电荷量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动.A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零.每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两极板间电场中得到加速，每当粒子经过B板时，A板电势又降为零.粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变.

    图15-6-7

    (1)设t=0时，粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并绕行一圈，求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En;

    (2)为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁感应强度必须周期性递增，求粒子绕行第n圈时的磁感应强度Bn;

    (3)求粒子绕行n圈所需的总时间tn(设极板间距远小于R);

    (4)在粒子绕行过程中，A板电势是否始终保持为+U，为什么？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图15-6-2所示，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匀强电场，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面的匀强磁场中，磁场方向如图所示.设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U.要增大带电粒子（电荷量为q，质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中正确的是（    ）

    图15-6-2

    A.增大加速电场间的加速电压            B.减小狭缝间的距离

    C.增大磁场的磁感应强度                  D.增大D形金属盒的半径

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在如图15-6-9所示的空间区域里，y轴左方有一匀强电场，场强方向跟y轴负方向成30°角，大小为E= 4.0×105N/C，y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度v0= 2.0×106m/S?由x轴上A点（OA=10cm）第一次沿轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场，回旋后都垂直射入电场，最后又进入磁场，已知质子质量m为1.6×10 -27kg.求：

    （1）匀强磁场的磁感应强度；

    （2）质子两次在磁场中运动的时间之比；

    （3）质子两次在电场中运动的时间各为多少.

    图15-6-9

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    在如图15-6-9所示的空间区域里，y轴左方有一匀强电场，场强方向跟y轴负方向成30°角，大小为E= 4.0×105N/C，y轴右方有一垂直纸面的匀强磁场，有一质子以速度v0= 2.0×106m/S?由x轴上A点（OA=10cm）第一次沿轴正方向射入磁场，第二次沿x轴负方向射入磁场，回旋后都垂直射入电场，最后又进入磁场，已知质子质量m为1.6×10 -27kg.求：

    （1）匀强磁场的磁感应强度；

    （2）质子两次在磁场中运动的时间之比；

    （3）质子两次在电场中运动的时间各为多少.

              

    图15-6-9　　　　          图15-6-10

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