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，現將垂直于金屬D形盒的磁場感應強度調節為B。，剛好可以對氚核()進行加速，氚核所能獲得的能量為，以后保持交流電源的周期T不變。(已知氚核和α粒子質量比為3：4，電荷量之比為1：2)則：

A. 若只增大交變電壓U，則氚核在回旋加速器中運行時間不會發生變化

B. 若用該裝置加速α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α粒子進行加速，a粒子在加速器中獲得的能量等于氚核的能量

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

Answer 1

【答案】D

【解析】試題分析：回旋加速器的問題處理：一是要知道最大動能只和半徑R有關，二是要知道粒子做圓周運動的周期恰好等于電場變化的周期，借助于此兩點分析下面各個選項。

根據 知粒子在磁場中做圓周運動的周期和速度無關，即粒子在磁場中每半圈的運動時間相同，粒子在回旋加速器中運動的時間決定于作圓周運動的次數，而加速次數 , 由 ，知，

得： ，所以增大交變電壓U，則氚核在回旋加速器中運行時間將會變小，故A錯誤；

B項，回旋加速器所加交流電的周期要求與粒子在磁場中運動的周期相同，由知， ,要保持周期不變，則加速α粒子，應將磁場的磁感應強度大小調整為 ，故B錯誤；

C、由 ，知 將磁感應強度調整后對α粒子進行加速，a粒子在加速器中獲得的能量將大于氚核的能量，故C錯；

D、粒子在磁場中加速的次數為，而動能為，整理得; , 將磁感應強度調整后對α粒子進行加速，粒子在加速器中加速的次數小于氚核的次數,故D正確；

綜上所述本題答案是：D