Question

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，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．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反复被加速，达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．以下关于回旋加速器的原理和应用，下列说法中正确的是（　　）

• A、加速同一种带电粒子时，加速电压越大，粒子获得的最大动能越大
• B、加速同一种带电粒子时，加速电压的频率越大，粒子获得的最大动能越大
• C、加速同一种带电粒子时，D形盒中的磁场越强，粒子获得的最大动能越大
• D、加速器可以同时加速氚核（

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  H）和α粒子（

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  He），且α粒子获得的最大动能较大

Answer 1

分析：回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力求出粒子射出时的速度，从而得出动能的表达式，看动能与什么因素有关，而洛伦兹力对粒子不做功，因此能量是从电场被加速而来．

解答：解：A、B、C、根据qvB=m

v2

R

得，粒子出D形盒时的速度v_m=

qBR

m

，则粒子出D形盒时的动能E_km=

q2B2R2

2m

，与高频电源的电压、及电压的频率无关，与磁感应强度有关，磁感应强度越大，粒子出来时的动能越大．故C正确，AB错误；
D、根据粒子运动的周期可知，T=

2πm

Bq

，可知，不同的比荷，则运动的周期不同，则交流频率不同，所以不能同时加速，故D错误；
故选：C．

点评：本题回旋加速器考查电磁场的综合应用：在电场中始终被加速，在磁场中总是匀速圆周运动．所以容易让学生产生误解：增加射出的动能由加速电压与缝间决定．原因是带电粒子在电场中动能被增加，而在磁场中动能不变．