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变电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,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,磁场方向如图所示。若用此回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交变电流频率为f。则下列说法正确的是( )
A. 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关
B. 高频电源只能使用方形交变电源,不能使用正弦式交变电源
C. 不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速氦核
D. 若此加速器能把质子加速到最大速度为v，当外加磁场一定，把高频交变电源频率改为f/2，则可把氦核加速到最大速度为v/2
【答案】D
【解析】
粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,满足
,运动周期
(电场中加速时间忽略不计).对公式进行简单推导后,便可解此题.
A、根据
可知，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关，故A错；
B、因为粒子在电场中运动的时间很短,高频电源能使用矩形交变电流,也能使用正弦式交变电流,此时满足粒子在电压最大时进入电场即可，故B错误；
C、此加速器加速电场周期 ,加速
粒子时
，两个周期不同, 不能用于加速氦核，故C错误；
D、此加速器加速电场周期 ,加速粒子时，当外加磁场一定，把高频交变电源频率改为f/2，此时回旋加速器可以加速氦核，根据可知氦核的最大速度变为v/2，故D对；
故选D
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