回旋加速器專題訓(xùn)練

1、回旋加速器專題訓(xùn)練1回旋加速器是加速帶電粒子的裝置其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說(shuō)法中正確的是()A減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓C增大D形金屬盒的半徑D減小狹縫間的距離2正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）是分子水平上的人體功能顯像的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)

2、，它為臨床診斷和治療提供全新的手段。PET所用回旋加速器示意如圖，其中置于高真空中的金屬D形盒的半徑為R，兩盒間距為d，兩盒之間接上高頻交流電源，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。在右側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，設(shè)質(zhì)子從粒子源S進(jìn)入加速電場(chǎng)時(shí)的初速度不計(jì)，加速質(zhì)子時(shí)的電壓大小可視為不變。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q。求：（1）質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能為多少？（2）此加速器所需要的高頻電源頻率f（3）

3、設(shè)加速電壓為U，求質(zhì)子在加速器中的加速次數(shù)n1和回旋周數(shù)n2.（4）求質(zhì)子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總路程S.（5）若略去質(zhì)子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求質(zhì)子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。（6）試推證：當(dāng)時(shí)，質(zhì)子在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間相對(duì)于在D形盒中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)（質(zhì)子在dR??電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不考慮磁場(chǎng)的影響）。4.解：（1）設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離子加速器時(shí)速度大小為v，由牛頓第二定律知若以單個(gè)質(zhì)子為研究對(duì)象解答過(guò)程正確的同樣得分。（2

4、）方法一設(shè)為同一盒中質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌道半徑的序數(shù)，相鄰的軌道半徑分別為、)(Nkk?kr，在相應(yīng)軌道上質(zhì)子對(duì)應(yīng)的速度大小分別為、D1、D2之間的電kkkkkkrrrrrr???????111)(kv1?kv壓為U，由動(dòng)能定理知[來(lái)源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK][來(lái)源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK][來(lái)源:學(xué)_科_網(wǎng)Z_X_X_K]⑨22212121kkmvmvqU???由洛倫茲力充當(dāng)質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，[來(lái)源:學(xué)?？?。網(wǎng)]知，則qBmvrkk?2)(222122