题目内容

【题目】回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示.设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是( )

A.只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值
B.质子被加速后的最大速度可以超过2πtR
C.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关
D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速a粒子

【答案】C
【解析】解:A、考虑到狭义相对论,任何物体速度不可能超过光速,故A错误;

B、T= 得:v=2πrf当r=R时,v最大,此v=2πfR,不会超过此值,故B错误;

C、qvB=m 得:v= 当r=R时,v最大,v= 由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,故C正确;

D、此加速器加速电场周期T= 加速α粒子时T= 两个周期不同,不能加速α粒子.故D错误;

故选:C.

【考点精析】本题主要考查了带电微粒(计重力)在电场中的运动和洛伦兹力的相关知识点,需要掌握带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法;洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功才能正确解答此题.

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