Question

【題目】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級(jí)相連接的兩個(gè)形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)形盒半徑為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，高頻交流電頻率為。若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是

A.高頻電源的周期是質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期的兩倍

B.質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小有關(guān)

C.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)

D.不改變和，該回旋加速器也能用于加速氘核

Answer 1

【答案】C

【解析】

考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，回旋加速器。

A．為了使粒子每次經(jīng)過(guò)電場(chǎng)時(shí)都被加速，要求回旋加速器高頻交流電的周期與等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，A錯(cuò)誤；

B．最大速度時(shí)，軌道半徑為D形盒半徑R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力：

可得質(zhì)子被加速后的最大速度為：

可知，與加速電場(chǎng)的電壓大小無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；

C．根據(jù)：

可得：

即最大速度為：不可能超過(guò)，C正確；

D．由周期公式：

由于氘核電荷量與質(zhì)子相同，但質(zhì)量是質(zhì)子的兩倍，則圓周運(yùn)動(dòng)周期為質(zhì)子的兩倍，頻率為質(zhì)子的一半，若不改變和，則回旋過(guò)程中，加速一次減速一次，相互抵消，所以不能用來(lái)加速氘核，D錯(cuò)誤。

故選C。