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,现将垂直于金属D形盒的磁场感应强度调节为B。,刚好可以对氚核()进行加速,氚核所能获得的能量为,以后保持交流电源的周期T不变。(已知氚核和α粒子质量比为3:4,电荷量之比为1:2)则:
A. 若只增大交变电压U,则氚核在回旋加速器中运行时间不会发生变化
B. 若用该装置加速α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α粒子进行加速,a粒子在加速器中获得的能量等于氚核的能量
D. 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速,粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数
【答案】D
【解析】试题分析:回旋加速器的问题处理:一是要知道最大动能只和半径R有关,二是要知道粒子做圆周运动的周期恰好等于电场变化的周期,借助于此两点分析下面各个选项。
根据 知粒子在磁场中做圆周运动的周期和速度无关,即粒子在磁场中每半圈的运动时间相同,粒子在回旋加速器中运动的时间决定于作圆周运动的次数,而加速次数 , 由 ,知,
得: ,所以增大交变电压U,则氚核在回旋加速器中运行时间将会变小,故A错误;
B项,回旋加速器所加交流电的周期要求与粒子在磁场中运动的周期相同,由知, ,要保持周期不变,则加速α粒子,应将磁场的磁感应强度大小调整为 ,故B错误;
C、由 ,知 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速,a粒子在加速器中获得的能量将大于氚核的能量,故C错;
D、粒子在磁场中加速的次数为,而动能为,整理得; , 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速,粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数,故D正确;
综上所述本题答案是:D