劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂

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◎ 题目

劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则
下列说法正确的是(  )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径粒子出之比为:1
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f该回旋加速器也能用于α粒子加速
魔方格

◎ 答案

AC

◎ 解析

试题分析:

A、质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则v=2πR/T =2πRf,所以最大速度不超过2πfR,故A正确;
B、根据qvB=mv2/R ,知v=qBR/m ,则最大动能EKm=mv2/2=q2B2R2/2m ,与加速的电压无关,故B错误;
C、粒子在加速电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动,根据知,质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度比为 
 :1,根据r=mv/qB ,则半径比为 2 :1,故C正确;
D、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T=2πm/qB 知,换用α粒子,粒子的比荷变化,周期变化,回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子,故D错误。
故选:AC.

◎ 知识点

    专家分析,试题“劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂…”主要考查了你对  【质谱仪】,【回旋加速器】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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