Question

【題目】回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示。它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，a、b接在電壓為U、周期為T的交流電源上。兩盒間的窄縫中形成勻強電場，兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面。帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出。設D形盒的半徑為R，現將垂直于D形盒的磁場感應強度調節為，剛好可以對氚核進行加速，氚核所能獲得的最大能量為，以后保持交流電源的周期T不變。已知氚核和粒子的質量之比為3：4，電荷量之比為1：2。下列說法正確的是

A. 若只增大交變電壓U，則氚核在回旋加速器中運行的時間不會發生變化

B. 若用該裝置加速粒子，應將磁場的磁感應強度大小調整為

C. 將磁感應強度調整后對粒子進行加速，粒子在加速器中獲得的最大能量為

D. 將磁感應強度調整后對粒子進行加速，粒子在加速器中加速的次數大于氚核的次數

Answer 1

【答案】C

【解析】

回旋加速器運用電場加速磁場偏轉來加速粒子，根據洛倫茲力提供向心力可以求出粒子的最大速度，從而求出最大動能。在加速粒子的過程中，電場的變化周期與粒子在磁場中運動的周期相等.

A、粒子在磁場中做勻速圓周運動洛倫茲力提供向心力，根據牛頓第二定律有，粒子的最大速度：，所以粒子加速后的最大動能：，根據動能定理：Ekm=nqU，若其他量不變，只提高加速電壓U，則質子在電場中加速的次數減小；質子在加速器中運動的總時間將縮短；故A錯誤.

B、粒子在磁場中運動的周期,每加速一次和半個圓周電場變換一次反向，則電場變換的周期為，若該裝置加速α粒子則,由于，，應將磁場的磁感應強度大小調整為；故B錯誤.

C、粒子離開的最大動能為，α粒子的最大動能為；故C正確.

D、氚核在磁場中加速的次數：，α粒子在加速器中加速的次數，可知將磁感應強度調整后對α粒子進行加速，α粒子在加速器中加速的次數小于氚核的次數；故D錯誤.

故選C.