Question

（2013?湖南模擬）美國物理學家勞倫斯于1932年發明的回旋加速器，應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內經過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進了一步，如圖所示為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P．處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是（　　）

A．帶電粒子每運動一周被加速一次

B．P₁P₂=P₂P₃

C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關

D．加速電場方向需要做周期性的變化

Answer 1

分析：帶電粒子經加速電場加速后，進入磁場發生偏轉，電場被限制在A、C板間，只有經過AC板間時被加速，所以運動一周加速一次，電場的方向不需改變．當帶電粒子離開回旋加速器時，速度最大．

解答：解：AD、帶電粒子只有經過AC板間時被加速，即帶電粒子每運動一周被加速一次．電場的方向沒有改變，則在AC間加速．故A正確，D錯誤．
B、根據r=

mv

Bq

，則P₁P₂=2（r₂-r₁）=

2m△v

Bq

，因為每轉一圈被加速一次，根據v²-v₁²=2ad，知每轉一圈，速度的變化量不等，且v₃-v₂＜v₂-v₁，則P₁P₂＞P₂P₃．故B錯誤．
C、當粒子從D形盒中出來時，速度最大，根據r=

mv

Bq

得，v=

qBr

m

．知加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關．故C錯誤．
故選：A．

點評：解決本題的關鍵知道該回旋加速器的原理，知道粒子每轉一圈，加速一次，且都在AC間加速，加速的電場不需改變．