2022年高考考点精品解析专题回旋加速器.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载高频考点：回旋加速器动态发布： 2022 广东物理卷第 4 题、 20XX年江苏物理第 14 题、2022 天津理综物理第 12 题命题规律：回旋加速器是教材中介绍的 带电粒子在电磁场中的运动的实例,也是近代物理的重要试验装置, 是高考考查的重点和热点,考查回旋加速器的试题可能为挑选题,也可能为运算题,运算题经常以压轴题显现,综合性强、难度大、分值高、区分度大；命题分析考查方式一 定性考查回旋加速器【命题分析】 定性考查回旋加速器一般以挑选题显现,难度一般不大；例 1（2022 广东物理卷第4 题） 1930 年劳伦斯制成了

2、世界上第一台回旋加速器,其原理如图 1 所示,这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成,其间留有间隙,以下说法正确选项A离子由加速器的中心邻近进入加速器 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【解析】 依据回旋加速器的原理可知,离子由加速器的中心邻近进入加速器,选项 A 正确 B错误；离子从电场中获得能量,选项C 错误 D 正确；【标准答案】 AD 考查方式二 定量考查回旋加速器【命题分析】定量考查回旋加速器一般以运算题显现,难度 一般较大；名师归纳总结 例 2（20XX年江苏物理第14 题） 1932 年,劳伦斯和利文斯设. 图 2 第 1 页

3、,共 6 页计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图2 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视不计.磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直 .A 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）求粒子从静止开头加速到出口处所需的时间t；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（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.如某一加速器磁感

4、应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、f m,试争论粒子能获得的最大动能Ekm.【标准解答】 ：1设粒子第 1 次经过狭缝后的半径为r1,速度为 v 1,qU=1 2mv1 2,qv1B=m2 v 1r 1联立解得：r 112mUBq当fBmfm时,粒子的最大动能由f m打算,vm2f R解得Ekm222 2mf R . 与其它知考查方式三与其它学问综合定量考查回旋加速器【命题分析】 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域有广泛应用,识综合定量考查回旋加速器可表达高考理综的综合性；试题一般作为压轴题,分值高,难度较大；例 3（2022 天津理综物理第12 题）回旋加速器在核科学、核

5、技术、核医学等高新技术领域名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的进展；（1）当今医学影像诊断设备PET/CT 堪称“ 现代医学高科技之冠”,它在医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11 作示踪原子； 碳 11 是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮 14 获得, 同时仍产生另一粒子,试写出核反应方程；如碳 11 的半衰期 t 为 20min ,经 2.0h 剩余碳 11 的质量占原先的百分之几？（结果取 2 位有效数字）（2）回旋加速器的原理如图,D 1

6、和 D2 是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒,它们接在电压肯定、 频率为 f 的沟通电源上, 位于 D 1 圆心处的质子源 A 能不断产生质子 （初速度可忽视,重力不计） ,它们在两盒之间被电场加速,D1、D 2 置于盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中； 如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（忽视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 道的半径之差r 是装置大、减小仍是不变？【标准解答】 ：（1）核反应方程为14N1H11C4He7162r 的增大,同一盒

7、中相邻轨设碳 11 原有质量为m0,经过 t1=2.0h 剩余的质量为mr,依据半衰其定义有m r11t11202201 6.%m 022（2）设质子质量为m,电荷量为 q,质子离子加速器时速度大小为v,由牛顿其次定律知名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载如以单个质子为争论对象解答过程正确的同样得分；（3）方法一设kkN*为同一盒中质子运动轨道半径的序数,相邻的轨道半径分别为v 、vk1kr、rk1rk1rk,rkrk1rk,在相应轨道上质子对应的速度大小分别为,D1、D2之间的电压为U,由动能定理

8、知2qU12 mv k112 mv k22由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力,名师归纳总结 知rkmvk,就21r2k第 4 页,共 6 页qB2qUq2B2r2 mkk整理得r kqB24 mUr rk1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料4mU,欢迎下载因 U、q、m、B 均为定值,令C由上式得qB2r kr kCk11、kr2之差r相邻轨道半径krr k1r k2rk1同理r k1r k1Cr k2r 减小；由于rk2r ,比较kr 、kr1得kr1kr 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方法二：设k kN*为同一

9、盒中质子运动轨道半径的序数,相邻的轨道半径分别为r k、kv1,v 、r k1r k1rk,rkrk1r ,在相应轨道上质子对应的速度大小分别为D1、D2之间的电压为U；由洛化兹力充当质子做圆周运动的向心力,知r kmvk,故qBrk1v k112rkvk由动能定理知,质子每加速一次,其动能增量名师归纳总结 E KqU 13k 次进入 D 2 时,被电场加速2k1次,速度大小为第 5 页,共 6 页以质子在 D 2 盒中运动为例,第- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - r k12k2 r2 k1学习好资料欢迎下载1 rk1r k2名师归纳总结 由于rk2r ,比较kr 、kr1得r 减小；用同样的方法也可第 6 页,共 6 页kr1kr 15说明随轨道半径r 的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差得到质子在D1 盒中运动时具有相同的结论；- - - - - - -