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關于回旋加速器,下列說法正確的是( )
A.離子從磁場中獲得能量
B.離子由加速器的中心附近進入加速器
C.增大加速器的加速電壓,則粒子離開加速器時的動能將變大
D.將D形盒的半徑加倍,離子獲得的動能將增加為4倍
【答案】分析:回旋加速器是利用磁場使帶電粒子作回旋運動,在運動中經高頻電場反復加速的裝置.是高能物理中的重要儀器.
(1)磁場的作用
帶電粒子以某一速度垂直進入勻強磁場時,只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,其中周期與速率和半徑無關,使帶電粒子每次進入D形盒中都能運動相等時間(半個周期)后,平行于電場方向進入電場中加速.
(2)電場的作用
回旋加速器的兩個D形盒之間的窄縫區域存在周期性的變化的并垂直于兩D形盒直徑的勻強電場,加速就是在這個區域完成的.
(3)交變電壓
為了保證每次帶電粒子經過狹縫時均被加速,使其能量不斷提高,要在狹縫處加一個與粒子運動的周期一致的交變電壓.
解答:解:A、洛倫茲力不做功,故磁場只能使粒子旋回狹縫,故A錯誤;
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=,則最大動能EK=mv2=,知最大動能與加速器的半徑、磁感線強度以及電荷的電量和質量有關,與加速電壓無關,故C錯誤;
D、由qvB=m得,v=,則最大動能EK=mv2=,將D形盒的半徑加倍,離子獲得的動能將增加為4倍,故D正確;
故選BD.
點評:解決本題的關鍵知道回旋加速器是利用電場加速、磁場偏轉來加速粒子,但是最終粒子的動能與電場的大小無關.
練習冊系列答案
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關于回旋加速器的下列說法,其中正確的有(  )

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精英家教網1930年,勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示.關于回旋加速器,下列說法正確的是(  )
A、粒子從電場中獲得能量B、交流電的周期隨粒子速度的增大而增大C、要使粒子獲得的最大動能增大,可以增大D形盒的半徑D、不改變交流電的頻率和磁感應強度B,加速質子的回旋加速器也可以用來加速α粒子

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