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1.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成匀强电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.现要增大粒子射出时的动能,下列所采取的方法可行的是(  )
A.增大D形盒的半径B.减小磁场的磁感应强度
C.减小狭缝间的距离D.增大电场的加速电压

分析 回旋加速器中带电粒子在电场被加速,每通过电场,动能被增加一次;而在磁场里做匀速圆周运动,通过磁场时只改变粒子的运动方向,动能却不变.因此带电粒子在一次加速过程中,电场电压越大,动能增加越大.但从D形盒中射出的动能,除与每次增加的动能外,还与加速次数有关.所以加速电压越大,回旋次数越少,最大动能只由磁感应强度和D形金属盒的半径决定

解答 解:带电粒子从D形盒中射出时的动能  Ekm=$\frac{1}{2}$mvm2 (1)
    带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则圆周半径  R=$\frac{m{v}_{m}}{qB}$   (2)
      由(1)(2)可得Ekm=$\frac{{R}^{2}{q}^{2}{B}^{2}}{2m}$
  显然,当带电粒子q、m一定的,则Ekm∝R2B2
即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的增大而增大,与加速电场的电压和狭缝距离无关,故A正确
故选:A

点评 本题回旋加速器考查电磁场的综合应用:在电场中始终被加速,在磁场中总是匀速圆周运动.所以容易让学生产生误解:增加射出的动能由加速电压与缝间决定.原因是带电粒子在电场中动能被增加,而在磁场中动能不变

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