题目内容

10.如图所示回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,若质子在加速器里面顺利的完成加速后获得的动能为Ek,加速电场的变化周期为T;现利用此回旋加速器加速α粒子,为使α粒子顺利完成加速,下列说法正确的是(  )
A.加速电场的变化周期仍然T
B.加速电场的变化周期调整为2T
C.α粒子完成加速后获得的动能为0.5Ek
D.α粒子完成加速后获得的动能为Ek

分析 AB、带电粒子在回旋加速器中,靠电场加速,磁场偏转,根据T=$\frac{2πm}{qB}$,知质子换成α粒子,比荷发生变化,则在磁场中运动的周期发生变化,回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等,故需要改变交流电的周期,
CD、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,即可求解.

解答 解:AB、根据T=$\frac{2πm}{qB}$,质子换成α粒子,比荷变为原来的一半,则在磁场中的运动周期变为原来的2倍,若仍能加速,则加速电场的变化周期调整为2T,故A错误,B正确;
CD、根据qBv=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,解得:v=$\frac{qBR}{m}$,
根据动能表达式,则有:最大动能为:EKm=$\frac{1}{2}$m${v}_{\;}^{2}$=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$,可知,最大动能与电量的平方成正比,与质量成反比,当换成α粒子后,a粒子完成加速后获得的动能为E1,故C错误,D正确;
故选:BD

点评 解决本题的关键知道回旋加速器运用电场加速,磁场偏转来加速带电粒子,但要注意粒子加速周期与偏转周期相等,且确定运动的周期,及最大动能与粒子的电量,与质量等因素的关系,是解题的关键.

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