Question

【題目】1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器,其原理如圖所示,核心部分為兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1,D2構(gòu)成,其間留有空隙,將其置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩盒分別與電源正負(fù)極相連,下列說(shuō)法正確的是（_______）

A.回旋加速器要接高頻交流電源

B.粒子被加速后的最大動(dòng)能隨加速電場(chǎng)電壓的增大而增大

C.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器

D.電場(chǎng)變化周期由粒子的質(zhì)量、電荷量和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，且與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致

E.為使被加速的粒子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍,可只調(diào)節(jié)D形盒的半徑增大為原來(lái)的2倍

Answer 1

【答案】ADE

【解析】

當(dāng)離子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒半徑時(shí)，速度最大，動(dòng)能最大，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力，列式得到最大動(dòng)能的表達(dá)式，再進(jìn)行分析增加最大動(dòng)能的方法。

A項(xiàng)：為了使粒子進(jìn)入電場(chǎng)就能加速，所接的應(yīng)為交變電源，故A正確；

B項(xiàng)：、粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：

粒子的最大速度：vm＝

所以，粒子加速后的最大動(dòng)能：Ekm＝，可知粒子的最大動(dòng)能與加速電壓無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C項(xiàng)：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中圓的半徑逐漸增大，所以離子必須從粒子加速器靠近中心處進(jìn)入加速器，故C錯(cuò)誤；

D項(xiàng)：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期： 可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與粒子的速度無(wú)關(guān)，粒子的速度增大時(shí)，其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期不變；

根據(jù)加速器的原理可知，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與粒子在狹縫中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和與電場(chǎng)變化的周期是相同的，所以電場(chǎng)變化周期由粒子的質(zhì)量、電荷量和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定，故D正確；

E項(xiàng)：根據(jù)公式：Ekm＝，為使被加速的粒子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍，可只調(diào)節(jié)D形盒的半徑增大為原來(lái)的2倍，故E正確。

故應(yīng)選：ADE。