Question

（2010?湖南模拟）美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，克服了多级直线加速器的缺点，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步．下图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A板和C板间，如图所示．带电粒子从P₀处以速度V₀沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动．对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

A．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关

B．加速电场的方向不需要做周期性的变化

C．带电粒子每运动一周被加速两次

D．P₁P₂=P₂P₃

Answer 1

分析：带电粒子经加速电场加速后，进入磁场发生偏转，电场被限制在A、C板间，只有经过AC板间时被加速，所以运动一周加速一次，电场的方向不需改变．当带电粒子离开回旋加速器时，速度最大．

解答：解：A、当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r=

mv

qB

得，v=

qBr

m

，知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关．故A正确．
BC、带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次．电场的方向没有改变，则在AC间加速．故B正确，C错误．
D、根据r=

mv

qB

得，则P₁P₂=2（r₂-r₁）=

2m△v

qB

，因为每转一圈被加速一次，根据v²-v₁²=2ad，知每转一圈，速度的变化量不等，且v₃-v₂＜v₂-v₁，则P₁P₂＞P₂P₃．故D错误．
故选：AB．

点评：解决本题的关键知道该回旋加速器的原理，知道粒子每转一圈，加速一次，且都在AC间加速，加速的电场不需改变．