高二物理（含第三冊(cè)）優(yōu)化訓(xùn)練第15章第六節(jié)知能優(yōu)化

1、高二物理含第三冊(cè)優(yōu)化訓(xùn)練：第15章第六節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練1有關(guān)盤旋加速器的以下說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是()高頻電源產(chǎn)生的電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子D形盒內(nèi)既有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，又有高頻電源產(chǎn)生的電場(chǎng)D形盒內(nèi)只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沒(méi)有高頻電源產(chǎn)生的電場(chǎng)帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)力使帶電粒子速度增大ABC D解析：選C.帶電粒子是在電場(chǎng)中加速的，故對(duì)；D形盒用金屬做成，高頻電源產(chǎn)生的電場(chǎng)被屏蔽，故D形盒內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，錯(cuò)對(duì)；磁場(chǎng)力對(duì)粒子不做功，故錯(cuò)所以選C.2關(guān)于盤旋加速器的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A盤旋加速器是利用磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用使帶電粒子的速度增大B盤旋加速器是用電場(chǎng)加速的C盤旋加速器是通過(guò)屢次電場(chǎng)加速使帶電粒子獲得高能量的

2、D帶電粒子在盤旋加速器中不斷被加速，故在其中做圓周運(yùn)動(dòng)一周所用時(shí)間越來(lái)越小解析：選BC.帶電粒子是靠電場(chǎng)來(lái)加速的，磁場(chǎng)使離子偏轉(zhuǎn)，為的是再回到電場(chǎng)繼續(xù)加速，即通過(guò)電場(chǎng)的屢次加速使帶電粒子獲得高能量，故A不正確，B、C正確帶電粒子轉(zhuǎn)一周的時(shí)間主要是在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，而在電場(chǎng)中加速時(shí)間很小，幾乎可以忽略不計(jì)，而帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是恒量，與速度無(wú)關(guān)，故D不正確3盤旋加速器的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被加速粒子的比荷為a，那么加速粒子所用交變電源的頻率為()A.eq f(Ba,)B.eq f(Ba,2)C.eq f(B,2a) D.eq f(B,a)解析：選B.粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)頻率與交變電源頻率

3、相同，那么Teq f(2m,qB)eq f(2,Ba)，feq f(1,T)eq f(Ba,2).圖15644盤旋加速器是利用較低電壓的高頻電源，使粒子經(jīng)屢次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理如圖1564所示以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B粒子從A0運(yùn)動(dòng)到A1比粒子由A2運(yùn)動(dòng)到A3所用時(shí)間少C粒子的軌道半徑與它的速率成正比D粒子的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)速率成正比答案：AC圖15655(模擬)如圖1565所示，a和b是從A點(diǎn)以相同的動(dòng)能射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的兩個(gè)帶等量電荷的粒子運(yùn)動(dòng)的半圓形軌跡其半徑ra2rb，那么由此可知()A兩粒子均帶正電荷，質(zhì)量之比為ma/mb4B兩粒子均帶負(fù)電荷，

4、質(zhì)量之比為ma/mb4C兩粒子均帶正電荷，質(zhì)量之比為ma/mb1/4D兩粒子均帶負(fù)電荷，質(zhì)量之比為ma/mb1/4req f(mv,Bq)得raeq f(mava,Bq)，rbeq f(mbvb,Bq)，又由ra2rb及eq f(1,2)maveq oal(2,a)eq f(1,2)mbveq oal(2,b)得mamb4，由左手定那么可判斷帶電粒子帶負(fù)電荷所以B項(xiàng)正確，其余錯(cuò)誤圖156611932年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)盤旋加速器，其原理如圖1566所示這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B離子由加速器的邊緣進(jìn)入

5、加速器C離子從磁場(chǎng)中獲得能量D離子從電場(chǎng)中獲得能量解析：選AD.盤旋加速器對(duì)離子加速時(shí)，離子是由加速器的中心附近進(jìn)入加速器的，應(yīng)選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力不做功，所以離子的能量不變，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D形盒D1、D2之間存在交變電場(chǎng)，當(dāng)離子通過(guò)交變電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)離子做正功，離子的能量增加，所以離子的能量是從電場(chǎng)中獲得的，應(yīng)選項(xiàng)D正確2在盤旋加速器中，帶電粒子在D形金屬盒內(nèi)經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周所需時(shí)間t與以下哪些物理量無(wú)關(guān)()A帶電粒子的質(zhì)量和電量B帶電粒子的速度C加速器的磁感應(yīng)強(qiáng)度D帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑D形盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周期Teq f(2m,Bq)，所以帶電粒子在D形盒內(nèi)經(jīng)過(guò)半個(gè)

6、周期的時(shí)間與帶電粒子的速度和軌道半徑大小無(wú)關(guān)3用一臺(tái)盤旋加速器來(lái)加速質(zhì)子時(shí)，為使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍，那么可以采取的方法是()A將磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大到原來(lái)的2倍B將磁感應(yīng)強(qiáng)度B提高到原來(lái)的4倍C將D形盒的直徑增大到原來(lái)的4倍D將D形盒的直徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度B各增大到原來(lái)的2倍答案：A4一盤旋加速器，當(dāng)外加磁場(chǎng)一定時(shí)，加速粒子的交變電場(chǎng)頻率與加速質(zhì)子的交變電場(chǎng)頻率之比為()A11B21C12 D14解析：選C.盤旋加速器中加速電場(chǎng)的交變頻率與帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相同，由Teq f(2m,qB)得feq f(1,T)eq f(qB,2m)，故eq f(f,fH)eq f(q,qH)

7、eq f(mH,m)eq f(1,2).C正確5有一盤旋加速器，兩個(gè)D形盒的半徑為R，兩D形盒之間的高頻電壓為U，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.如果一個(gè)質(zhì)子(eq oal(1,1)H)和一個(gè)粒子(eq oal(4,2)He)都從加速器的中心開(kāi)始被加速，那么它們從D形盒飛出時(shí)的速率之比為()A21 B12C41 D14解析：選A.質(zhì)子與粒子它們?cè)诒P旋加速器內(nèi)雖然被加速的次數(shù)不同，但它們最后的軌道半徑相同，都是D形盒的半徑R，由于Bvqmeq f(v2,r)，v1eq f(Bq1R,m1)，v2eq f(Bq2R,m2)，所以eq f(v1,v2)eq f(q1,m1)eq f(m2,q2)eq f(

8、e,m)eq f(4m,2e)21.6兩個(gè)相同的盤旋加速器，分別接在加速電壓為U1和U2的高頻交流電源上，且U22U1，有兩個(gè)相同的帶電粒子分別在這兩個(gè)加速器中運(yùn)動(dòng)，設(shè)兩個(gè)粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1和t2，獲得的最大動(dòng)能分別為Ek1和Ek2那么有()A.t1t2，Ek1Ek2 Bt1t2，Ek1t2，Ek1Ek2 Dt1t2，Ek1U1，導(dǎo)致盤旋次數(shù)減小，故t1t2，綜上所述選C.7如圖1567甲所示的盤旋加速器中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，PQ間所加電壓如圖乙所示一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子從A0點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度為v0，盤旋加速器的最大半徑為R，那么交變電壓的周期T和該粒子的最大速

9、度v分別為()圖1567ATeq f(2m,qB)，veq f(qBR,m) BTeq f(m,qB)，veq f(qBR,m)CTeq f(2m,qB)，veq f(qBR,2m) DTeq f(m,qB)，veq f(qBR,2m)T電等于粒子在磁場(chǎng)中的盤旋周期T回，即T電T回eq f(2m,qB)，當(dāng)粒子速度最大時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑等于D形盒的半徑R，且Req f(mvm,qB)，故vmeq f(qBR,m)，選A.8如圖1568甲所示是用來(lái)加速帶電粒子的盤旋加速器示意圖，其核心局部是兩個(gè)D形金屬盒在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的

10、變化規(guī)律如圖乙所示假設(shè)忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖1568A在Ekt圖中應(yīng)有t4t3t3t2t2t1B高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tntn1C從Ekt圖可知，粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動(dòng)能一定越大D從Ekt圖可知，要想粒子獲得的最大動(dòng)能越大，那么要求D形盒的面積也越大解析：選AD.每一方波短線表示在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期內(nèi)動(dòng)能不變，橫軸每個(gè)時(shí)間寬度都表示粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半個(gè)周期，故A正確高頻電源變化的周期等于粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期，應(yīng)為2(tntn1)，故B錯(cuò)誤因Emaxeq f(q2B2R2,2m)，最大動(dòng)能與粒子的加速次數(shù)無(wú)關(guān)，只取決于D形盒的半徑，故C錯(cuò)誤由以上

11、分析可知，D形盒面積越大，半徑R越大，粒子的最大動(dòng)能越大，故D正確圖15699如圖1569所示，水平放置的厚度均勻的鋁箔，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)P點(diǎn)垂直穿過(guò)鋁箔后仍然做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子每次穿過(guò)鋁箔時(shí)損失的能量都相同，圖中兩圓弧半徑R25 cm，r20 cm，問(wèn)：(1)該粒子帶何種電荷？(2)該粒子總共能穿過(guò)鋁箔多少次？解析：(1)由分析知，粒子第1次穿過(guò)鋁箔后，做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)帶負(fù)電(2)由公式req f(mv,qB)得Ekeq f(1,2)mv2eq f(r2q2B2,2m).所以Ek1eq f(R2q2B2,2m).

12、Ek2eq f(r2q2B2,2m)EkEk1Ek2eq f(q2B2,2m)(R2r2)故neq f(Ek1,Ek)eq f(R2,R2r2)eq 2,22)2.78.所以粒子總共穿過(guò)鋁箔2次答案：(1)負(fù)(2)210.圖15610串列加速器是用來(lái)產(chǎn)生高能離子的裝置，圖15610中虛線框?yàn)槠渲黧w的原理示意圖，其中加速管的中部b處有很高的正電勢(shì)U，a、c兩端均有電極接地(電勢(shì)為零)，現(xiàn)將速度很低的負(fù)一價(jià)碳離子從a端輸入，當(dāng)離子到達(dá)b處時(shí)，可被設(shè)在b處的特殊裝置將其電子剝離，成為n價(jià)正離子，而不改變其速度大小這些正n價(jià)碳離子從c端飛出后進(jìn)入一與其速度方向垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中

13、做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，碳離子的質(zhì)量m2.01026 kg，U7.5105 V，B0.50 T，n2，元電荷e1.61019 C，求R.解析：此題考查直線加速器設(shè)碳離子到達(dá)b處時(shí)的速度為v1，從c端射出時(shí)速度為v2，由能量關(guān)系得eq f(1,2)mveq oal(2,1)eUeq f(1,2)mveq oal(2,2)eq f(1,2)mveq oal(2,1)neU進(jìn)入磁場(chǎng)后，碳離子做圓周運(yùn)動(dòng)，可得nev2Bmeq f(voal(2,2),R)由以上三式可得Req f(1,Bn) eq r(f(2mUn1,e)由式及題給數(shù)值可解得R0.75 m.答案：0.75 m圖1561111(高考卷)盤旋加速器的原理如圖15611，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略，重力不計(jì))，它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中假設(shè)質(zhì)子束從盤旋加速器輸出時(shí)的平均功率為P，求輸出時(shí)質(zhì)子束的等效電流I與P、B、R、f的關(guān)系式(忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，其最大速度遠(yuǎn)小于光速)解析：設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開(kāi)加速器時(shí)速度大小為v，由牛頓第二定律知qvBmeq f(v2,R)質(zhì)子運(yùn)