Question

【題目】回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頻交變電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中有周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向如圖所示。若用此回旋加速器加速質(zhì)子時(shí),勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,高頻交變電流頻率為f。則下列說法正確的是( )

A. 質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小有關(guān)

B. 高頻電源只能使用方形交變電源,不能使用正弦式交變電源

C. 不改變B和f,該回旋加速器也能用于加速氦核

D. 若此加速器能把質(zhì)子加速到最大速度為v，當(dāng)外加磁場一定，把高頻交變電源頻率改為f/2，則可把氦核加速到最大速度為v/2

Answer 1

【答案】D

【解析】

粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力提供向心力,滿足 ,運(yùn)動(dòng)周期 (電場中加速時(shí)間忽略不計(jì)).對公式進(jìn)行簡單推導(dǎo)后,便可解此題.

A、根據(jù)可知，質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)，故A錯(cuò)；

B、因?yàn)榱Ｗ釉陔妶鲋羞\(yùn)動(dòng)的時(shí)間很短,高頻電源能使用矩形交變電流,也能使用正弦式交變電流,此時(shí)滿足粒子在電壓最大時(shí)進(jìn)入電場即可，故B錯(cuò)誤；

C、此加速器加速電場周期 ,加速粒子時(shí)，兩個(gè)周期不同, 不能用于加速氦核，故C錯(cuò)誤；

D、此加速器加速電場周期 ,加速粒子時(shí)，當(dāng)外加磁場一定，把高頻交變電源頻率改為f/2，此時(shí)回旋加速器可以加速氦核，根據(jù)可知氦核的最大速度變?yōu)?/span>v/2，故D對；

故選D