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6.回旋加速器的工作原理示意图如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过狭缝的时间可忽略,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交变电流频率为f,加速电压为U,若A处粒子源产生的质子质量为m,电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响,则下列说法正确的是(  )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速度电压U成正比
C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2:1
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于α粒子加速

分析 回旋加速器运用电场加速磁场偏转来加速粒子,根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度,从而求出最大动能.在加速粒子的过程中,电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等.

解答 解:A、质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则v=$\frac{2πR}{T}$=2πRf.所以最大速度不超过2πfR.故A正确.
B、根据qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,知v=$\frac{qBR}{m}$,则最大动能EKm=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$.与加速的电压无关.故B错误.
C、粒子在加速电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动,根据v=$\sqrt{2ax}$知,质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度比为$\sqrt{2}$:1,
根据r=$\frac{mv}{qB}$,则半径比为$\sqrt{2}$:1.故C错误.
D、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T=$\frac{2πm}{qB}$知,换用α粒子,粒子的比荷变化,周期变化,回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子.故D错误.
故选:A.

点评 解决本题的关键知道回旋加速器电场和磁场的作用,知道最大动能与什么因素有关,以及知道粒子在磁场中运动的周期与电场的变化的周期相等.

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