Question

關于回旋加速器，下列說法正確的是（ ）
A．離子從磁場中獲得能量
B．離子由加速器的中心附近進入加速器
C．增大加速器的加速電壓，則粒子離開加速器時的動能將變大
D．將D形盒的半徑加倍，離子獲得的動能將增加為4倍

Answer 1

【答案】分析：回旋加速器是利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中經高頻電場反復加速的裝置．是高能物理中的重要儀器．
（1）磁場的作用
帶電粒子以某一速度垂直進入勻強磁場時，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，其中周期與速率和半徑無關，使帶電粒子每次進入D形盒中都能運動相等時間（半個周期）后，平行于電場方向進入電場中加速．
（2）電場的作用
回旋加速器的兩個D形盒之間的窄縫區域存在周期性的變化的并垂直于兩D形盒直徑的勻強電場，加速就是在這個區域完成的．
（3）交變電壓
為了保證每次帶電粒子經過狹縫時均被加速，使其能量不斷提高，要在狹縫處加一個與粒子運動的周期一致的交變電壓．
解答：解：A、洛倫茲力不做功，故磁場只能使粒子旋回狹縫，故A錯誤；
B、粒子最終的速度與回旋半徑成正比，要使半徑最大，故從中間射入，故B正確；
C、由qvB=m得，v=，則最大動能E_K=mv²=，知最大動能與加速器的半徑、磁感線強度以及電荷的電量和質量有關，與加速電壓無關，故C錯誤；
D、由qvB=m得，v=，則最大動能E_K=mv²=，將D形盒的半徑加倍，離子獲得的動能將增加為4倍，故D正確；
故選BD．
點評：解決本題的關鍵知道回旋加速器是利用電場加速、磁場偏轉來加速粒子，但是最終粒子的動能與電場的大小無關．