磁场归类练习题---回旋加速器参照.pdf
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2021-12-21
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1
磁场归练习题 ---盘旋加速器
1．1930 年劳伦斯制成了世界上第一台盘旋加速器， 其原理如下图， 这台加速器由两个铜质 D形合 D
1
、
D
2
构成，其间留有空隙，以下说法正确的选项是
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】 AD
【解析】离子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能量，最后从加速器边缘离开加速器，
选项 A、D正确。
2．( 多项选择 )如图是医用盘旋加速器示意图，其核心部分是两个 D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁
场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核 (
2
1
H)和氦核 (
4
2
He)．以下说法中正确的选项是
A．它们的最大速度相同
B．它们的最大动能相同
C．它们在
D
形盒中运动的周期相同
D．仅增大高频电源的频率可增大
3. 盘旋加速器在核科学、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〕当今医学成像诊断设备 PET/CT堪称“现代医学高科技之冠” ，它在医疗诊断中，常利用能放射电
子的同位素碳 11 为示踪原子，碳 11 是由小型盘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，试写出核反应方程。假设碳 11 的半衰期 τ 为 20min，经 2.0h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之
几？〔结果取 2 位有效数字〕
〔 2〕盘旋加速器的原理如图， D1 和 D2 是两个中空的半径为 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 D
1
圆心处的质子源 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， D1、D2 置于
与盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。假设质子束从盘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〔忽略质子在电场中运动的时间，其最大速度远小于光速〕
〔 3〕试推理说明：质子在盘旋加速器中运动时，随轨道半径
r
的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差
r 是增大、减小还是不变？
解析：〔1〕核反应方程为
14 1 11 4
7 1 6 2
N H C+ He→ ①
设碳 11 原有质量为
m
0
，经过
tm
t
，根据半衰期定义，有：
dtd13961139571
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