歐洲強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在2010年初重新啟動(dòng)，并取得了將質(zhì)子加速到1.18萬(wàn)億ev的階段成果，為實(shí)現(xiàn)質(zhì)子對(duì)撞打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。質(zhì)子經(jīng)過(guò)直線加速器加速后進(jìn)入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過(guò)位置A時(shí)都會(huì)被加速（圖1），當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后，再將它們分成兩束引導(dǎo)到對(duì)撞軌道中，在對(duì)撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撞 （圖2）。質(zhì)子是在磁場(chǎng)的作用下才得以做圓周運(yùn)動(dòng)的。下列說(shuō)法中正確的是（   ）

A．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減小

B．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變

C．質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減小

D．質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變

（10分）質(zhì)譜儀原理如圖，a為粒子加速器電壓為u₁，b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感強(qiáng)度為B₁，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感強(qiáng)度為B₂，今有一質(zhì)量為m，電量為+e的電子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該離子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求：
（1）粒子的速率v
（2）速度選擇器的電壓u₂
（3）粒子在B₂的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R

用回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍，原則上可采用下列哪幾種方法：（     ）

A．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍

B．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍

C．將D形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍

D．將D形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的4倍

如圖所示，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進(jìn)入電勢(shì)差為U的電場(chǎng)中加速后垂直進(jìn)入磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，不計(jì)粒子從離子源射出時(shí)的速度，求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小？
（2）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)半徑？

如圖所示為測(cè)定帶電粒子比荷（）的裝置，粒子以一定的初速度進(jìn)入并沿直線通過(guò)速度選擇器，速度選擇器內(nèi)有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度 速度選分別為B和E。然后粒子通過(guò)平板S上的狹縫P，進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打在能記錄粒子位置的膠片A_lA₂上。下列表述正確的是            （   ）

A．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里

B．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于

C．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小

D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越大

（8分）如圖所示是質(zhì)譜儀示意圖，圖中離子源S產(chǎn)生電荷量為q的離子，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，由A點(diǎn)垂直射人磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周，打在磁場(chǎng)邊界底片上的P點(diǎn)，測(cè)得PA=d，求離子的質(zhì)量m。

（8分）如圖所示，回旋加速器的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻電場(chǎng)的電壓為U，S₀為粒子源，S’為引出口．若被加速的粒子質(zhì)量為m,電荷量為q，設(shè)帶電粒子質(zhì)量不變，且不考慮粒子從粒子源射出時(shí)的能量．問(wèn)：
（1）外加電場(chǎng)的變化周期為多少？
（2）粒子從加速器中射出時(shí)的能量為多少？
（3）粒子以加速器中被加速的時(shí)間共為多少？

1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器�；匦�加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫距離為d，。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為+q ，在加速器中被加速，加速電壓為U。加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。
（1）求粒子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；
（2）求粒子從靜止開(kāi)始加速到出口處(電場(chǎng)和磁場(chǎng))所需的總時(shí)間t；

關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲的能量（   ）

A．與加速器的半徑有關(guān), 半徑越大, 能量越大

B．與加速器的磁場(chǎng)有關(guān), 磁場(chǎng)越強(qiáng), 能量越大?

C．與加速器的電場(chǎng)有關(guān), 電場(chǎng)越強(qiáng), 能量越大

D．與帶電粒子的質(zhì)量和電量均有關(guān), 質(zhì)量和電量越大, 能量越大?

回旋加速器的工作原理如圖所示,置于高真空中的D形金屬盒，半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。現(xiàn)用回旋加速器加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增大為原來(lái)的4倍，可以（           ）

A．將D型金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍

B．將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍

C．將加速電場(chǎng)的電壓增大為原來(lái)的4倍

D．將加速電場(chǎng)的頻率增大為原來(lái)的4倍