Question

4．圖示為某種醫用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個靠得很近的D形金屬盒，兩金屬盒均置于勻強磁場中，并分別與高頻交流電源相連．現分別加速氘核（²₁H）和氦核（⁴₂He）．不計粒子重力，下列說法中正確的是 （　　）

• A． 它們在D形盒中運動的周期越來越大
• B． 氦核穿出D形盒時的最大速度比氘核的大
• C． 氦核穿出D形盒時的最大速度比氘核的小
• D． 使粒子加速的是電場

Answer 1

分析 粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，根據牛頓第二定律列式求解出最大速度、最大動能、周期的表達式進行分析即可．

解答 解：A、根據T=$\frac{2πm}{qB}$，因氘核和氦核的比荷相同，故根據帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期公式，穿出時的速度大小相同，故A錯誤；
B、根據qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$得，粒子出D形盒時的速度v_m=$\frac{qBR}{m}$，因氘核和氦核的比荷相同，氘核（²₁H）和氦核（⁴₂He）的最大速度相等，故BC錯誤
D、使粒子加速的是電場而不是磁場，故D正確．
故選：D

點評 回旋加速器應用了帶電粒子在電場中加速、在磁場中偏轉（勻速圓周運動）的原理．最大動能與電壓無關；周期也與電壓無關．