Question

（18分）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E_k，由A孔射出，求：

（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小；
（2）加速器中交变电场的周期；
（3）设两D形盒间的加速电压为U，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需时间（不计在电场中的加速时间）。

Answer 1

（1）方向垂直纸面向里，（2）(3)

试题分析：（1）由图知质子在D形盒内逆时针转动，根据左手定则，可判断磁场方向垂直纸面向里；当质子离开加速器时，，联立可得；
（2）质子在加速器内要实验回旋加速，要求盒间电场变化的周期与质子做圆周运动的周期相同，即，结合，可得；
(3)质子加速一次，所以加速的次数，所以运动的时间。