歐洲強子對撞機在2010年初重新啟動，并取得了將質子加速到1.18萬億ev的階段成果，為實現(xiàn)質子對撞打下了堅實的基礎。質子經過直線加速器加速后進入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質子每次經過位置A時都會被加速（圖1），當質子的速度達到要求后，再將它們分成兩束引導到對撞軌道中，在對撞軌道中兩束質子沿相反方向做勻速圓周運動，并最終實現(xiàn)對撞 （圖2）。質子是在磁場的作用下才得以做圓周運動的。下列說法中正確的是（   ）
A．質子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減小
B．質子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變
C．質子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減小
D．質子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變
D

本題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動；牛頓第二定律；向心力；帶電粒子在勻強電場中的運動。質子在環(huán)形加速器中運動時，質子每次經過位置A時都會被加速，速度增大，環(huán)形空腔的半徑保持不變，由知，B逐漸增大，故A、B錯誤；質子在對撞軌道中運動時，環(huán)形空腔的半徑保持不變，絡侖茲力不做功，速率不變，由磁場始終保持不變，故C錯誤，D正確。
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（14分）1932年美國物理學家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中的運動特點，解決了粒子的加速問題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應用于科學研究和醫(yī)學設備中。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兩個D形盒，分別為D1、D2。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大磁場中，磁場可以認為是勻強磁場，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。D形盒的半徑為R，磁場的磁感應強度為B。設質子從粒子源A處進入加速電場的初速度不計。質子質量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。
 
（1）求質子第1次經過狹縫被加速后進人D2盒時的速度大小v1；
（2）求質子第1次經過狹縫被加速后進人D2盒后運動的軌道半徑r1；
（3）求質子從靜止開始加速到出口處所需的時間t。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，有A、B、C、D四個離子，它們帶等量的同種電荷，質量關系mA=mB<mC=mD，以不等的速度vA<vB=vC<vD進入速度選擇器后，只有兩種離子從速度選擇器中射出，進入B2磁場，由此可以判斷

A．離子應帶負電
B．進入B2磁場的離子是C、D離子
C．到達b位置的是C離子
D．到達a位置的是C離子

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質量為m，電量為q的質子，質子每次經過電場區(qū)時，都恰好被電壓為U的電場加速，且電場可視為勻強電場，使質子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出 。下列說法正確的是（     ） 
A．若加速電壓U越高,質子的能量E將越大。
B．若D形盒半徑R越大，質子的能量E將越大。
C．若加速電壓U越高,質子在加速器中的運動時間將越長。
D．若加速電壓U越高,質子在加速器中的運動時間將越短。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（8分）如圖所示是質譜儀示意圖，圖中離子源S產生電荷量為q的離子，經電壓為U的電場加速后，由A點垂直射人磁感應強度為B的有界勻強磁場中，經過半個圓周，打在磁場邊界底片上的P點，測得PA=d，求離子的質量m。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖15-5-20所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶同種電荷且電荷量相等，它們的速率關系為va＜vb=vc＜vd，質量關系為ma=mb＜mc=md.進入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，由此可以判定(    )

圖15-5-20
A．射向P1的是a粒子B．射向P2的是b粒子
C．射向A1的是c粒子D．射向A2的是d粒子

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題


（1）所加交流電頻率應是多大？
（2）離子離開加速器時動能多大？
（3）若兩D型盒間距為d，兩者間電場為勻強電場，假設粒子在電場中加速的時間不忽略，但又不影響高頻電源與粒子偏轉間的同步關系，求某個粒子從加速開始到從D形盒中出來，所需的總時間？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，d處固定有負點電荷Q，一個帶電質點只在電場力作用下運動，射入此區(qū)域時的軌跡為圖中曲線abc，a、b、c、d恰好是一正方形的四個頂點，則有（　�。�
A．a、b、c三點處電勢高低關系是φa＝φc>φb
B．質點由a到c，電勢能先增加后減小，在b點動能最小
C．質點在a、b、c三點處的加速度大小之比為2∶1∶2
D．若將d處的點電荷改為＋Q，該帶電質點的軌跡仍可能為曲線abc

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（12分）．飛行時間質譜儀可以根據(jù)帶電粒子的飛行時間對氣體分子進行分析。如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經激光照射產生不同的正離子，自a板小孔進入a、b之間的加速電場，從b板小孔射出，沿中心線進入M、N間的方形區(qū)域，然后到達緊靠在其右端的探測器。已知a、b間的電壓為U0，間距為d，極板M、N的長度為L，間距均為0.2L，不計離子重力及經過a板時的初速度。

（1）若M、N板間無電場和磁場，求出比荷為k（q/m）的離子從a板到探測器的飛行時間
（2）若在M、N間只加上偏轉電壓U1，請說明不同的正離子在偏轉電場中的軌跡是否重合
（3）若在M、N間只加上垂直于紙面的勻強磁場，已知進入a、b間的正離子有一價和二價兩種，質量均為m，元電荷為e，試問：
①要使所有離子均通過M、N之間的區(qū)域從右側飛出，求所加磁場磁感應強度的最大值
②要使所有離子均打在上極板M上，求所加磁場磁感應強度應滿足的條件。

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