Question

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

Answer 1

【答案】分析：回旋加速器是利用磁場(chǎng)使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置．是高能物理中的重要儀器．
（1）磁場(chǎng)的作用
帶電粒子以某一速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中周期與速率和半徑無關(guān)，使帶電粒子每次進(jìn)入D形盒中都能運(yùn)動(dòng)相等時(shí)間（半個(gè)周期）后，平行于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速．
（2）電場(chǎng)的作用
回旋加速器的兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性的變化的并垂直于兩D形盒直徑的勻強(qiáng)電場(chǎng)，加速就是在這個(gè)區(qū)域完成的．
（3）交變電壓
為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時(shí)均被加速，使其能量不斷提高，要在狹縫處加一個(gè)與粒子運(yùn)動(dòng)的周期一致的交變電壓．
解答：解：A、洛倫茲力不做功，故磁場(chǎng)只能使粒子旋回狹縫，故A錯(cuò)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(dòng)能E_K=mv²=，知最大動(dòng)能與加速器的半徑、磁感線強(qiáng)度以及電荷的電量和質(zhì)量有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、由qvB=m得，v=，則最大動(dòng)能E_K=mv²=，將D形盒的半徑加倍，離子獲得的動(dòng)能將增加為4倍，故D正確；
故選BD．
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器是利用電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來加速粒子，但是最終粒子的動(dòng)能與電場(chǎng)的大小無關(guān)．