Question

回旋加速器的工作原理如圖所示，置于髙真空中的兩個D形金屬盒分別和高頻交流電源 相連接，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計，勻強磁場與盒面垂直． A處粒子源產生的粒子（初速度和重力均忽略不計），在兩盒之間被電場加速，直到達到 最大圓周半徑時被引出．現用該裝置分別加速質子和a粒子（a粒子電荷量是質子的2倍，a粒子質量是質 子的4倍），保持高頻交流電源的頻率不變，粒子在磁 場中做圓周運動的頻率等于加速電場的頻率，則質子 與a粒子最大動能之比為（ ）

A．2：1
B．1：1
C．1：2
D．1：4

Answer 1

【答案】分析：當粒子出D形盒時，速度最大，動能最大，根據洛倫茲力通過向心力，求出最大速度，從而求出最大動能之比．
解答：解：A、根據qvB=，解得v=，則粒子的最大動能．因為粒子在磁場中的運動周期等于電場的加速周期，，因為周期保持不變，質子和α粒子的電量之比為1：2，質量比為1：4，則加速兩種粒子的磁感應強度之比為1：2，所以最大動能之比為1：4．故D正確，A、B、C錯誤．
故選D．
點評：本題容易出現這樣的錯誤，認為B不變，而誤選B，注意要保證粒子的在磁場中的周期等于交變電場的周期，則磁感應強度需發生變化．