题目内容

【题目】回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示。D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D1圆心处的粒子源A能不断产生α粒子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速。当α粒子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出。忽略α粒子在电场中的运动时间,则下列说法正确的是( )

A. α粒子第n次被加速前、后的轨道半径比为

B. 若是增大交变电压U,则α粒子的最大动能Ek会变大

C. 若改变交流电压的周期,仍可用此装置加速氘核

D. 若只增大交变电压U,则α粒子在回旋加速器中运行的时间会变短

【答案】AD

【解析】

回旋加速器是通过电场进行加速,磁场进行偏转来加速α粒子。α粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同,根据T=比较周期。当α粒子最后离开回旋加速器时的速度最大,根据qvB=m求出粒子的最大速度,从而得出最大动能的大小关系。

根据洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,则有半径公式与nqU=mv2,所以α粒子第n次被加速前后的轨道半径之比为,故A正确;根据qvB=m,得.则α粒子最大动能Ek=mv2=,与加速电压无关,故B错误,根据可知,α粒子与氘核在磁场中运动的周期相同,若改变交流电压的周期,所以不能用此装置加速氘核,故C错误;若只增大交变电压U,则α粒子在回旋加速器中加速次数会减小,导致运行时间变短,故D正确;故选AD。

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