题目内容
【题目】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，a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上。两盒间的窄缝中形成匀强电场，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被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。设D形盒的半径为R，现将垂直于D形盒的磁场感应强度调节为
，刚好可以对氚核进行加速，氚核所能获得的最大能量为
，以后保持交流电源的周期T不变。已知氚核和
粒子的质量之比为3：4，电荷量之比为1：2。下列说法正确的是
A. 若只增大交变电压U，则氚核在回旋加速器中运行的时间不会发生变化
B. 若用该装置加速粒子，应将磁场的磁感应强度大小调整为
C. 将磁感应强度调整后对粒子进行加速，粒子在加速器中获得的最大能量为
D. 将磁感应强度调整后对粒子进行加速，粒子在加速器中加速的次数大于氚核的次数
【答案】C
【解析】
回旋加速器运用电场加速磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能。在加速粒子的过程中，电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等.
A、粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
，粒子的最大速度：
，所以粒子加速后的最大动能：
，根据动能定理：Ekm=nqU，若其他量不变，只提高加速电压U，则质子在电场中加速的次数减小；质子在加速器中运动的总时间将缩短；故A错误.
B、粒子在磁场中运动的周期
,每加速一次和半个圆周电场变换一次反向，则电场变换的周期为
，若该装置加速α粒子则
,由于
，
，应将磁场的磁感应强度大小调整为
；故B错误.
C、粒子离开的最大动能为
，α粒子的最大动能为
；故C正确.
D、氚核在磁场中加速的次数：
，α粒子在加速器中加速的次数
，可知将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，α粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数；故D错误.
故选C.
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