高考物理三年真题高频考点精选 考点31 速度选择器和回旋加速器

高考物理三年真题高频考点精选 考点31 速度选择器和回旋加速器内容摘要：

1、【考点知识方法解读】子由加速器的中心附近进入加速器，经过回旋加速后从加速器的边缘出加速器，离子通过电场加速从电场中获得能量。 回旋加速器粒子运动周期与狭缝上所加交变电压的周期相等。 子回旋一周加速两次。 由 可知粒子加速后的最大动能 ，2最新三年高考物理精选解析】1（2011 天津理综卷）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。 （1）当今医学影像诊断设备 T 堪称“现代医学高科技之冠” ，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳 11 作为示踪原子。 碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮 14 获得，同时还产生另一粒子，试写出核反 2、应方程。 若碳 11 的半衰期 为 20 余碳 11 的质量占原来的百分之几。 （结果取 2 位有效数字）（2）回旋加速器的原理如图，D 1 和 两个中空的半径为 R 的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为 f 的交流电源上。 位于 心处的质子源 A 能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计） ，它们在两盒之间被电场加速，D 1、D 2 置于与盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁。 若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 P，求输出时质子束的等效电流 I 与 P、B 、R、f 的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速）（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径 r 的增大 3、，同一盒中相邻轨道的半径之差r 是增大、减小还是不变。 T 与频率 f 的关系得在 t 时间内离开加速器的质子数为 N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率输出时质子的等效电流 上述各式得 ，则)(212整理得 )(412因 U、q、m、B 均为定值，令 由上式得,42相邻轨道半径 、 之差21同理 12因为 ，比较 、 得2kk1r 1r 11说明随轨道半径 r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差r 减小。 方法二：(21)14同理，质子第 次进入 ，速度大小为()k12综合上述各式得 12整理得 212121()（2008 广东物理）1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所 4、示，这台加速器由两个铜质 D 形盒 2 构成，其间留有空隙，下列说法正确的是A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量【答案】析】：由回旋加速器原理可知，离子由加速器的中心附近进入加速器，经过回旋加速后从加速器的边缘出加速器，离子通过电场加速从电场中获得能量，选项 确。 3.（2009 江苏物理）1932 年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。 磁感应强度为 处粒子源产生的粒子，质量为 m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为 U。 加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。 （1） 求粒子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比；（2） 求粒子从静止开始加速到出；（3） 实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。 若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为 Bm、f m，试讨论粒子能获得的最大动能 E。 212解得 2）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即 2当磁场感应强度为 ，加速电场的频率应为 2粒子的动能21 时，粒子的最大动能由 定。 当 时，粒子的最大动能由 定得 2。