(2010•惠州三模)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2

(2010•惠州三模)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(  )
A.离子从电场中获得能量
B.离子从磁场中获得能量
C.增大加速电场的电压可增加离子从回旋加速器中获得的最大动能
D.增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的最大动能
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惊比之鸟 幼苗

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解题思路:离子由加速器的中心附近进入加速器,而从边缘离开加速器;洛伦兹力并不做功,而电场力对离子做正功,可知离子能从电场获得能量.当离子在磁场中圆周运动的半径等于D形盒半径时,速度最大,动能最大,根据洛伦兹力充当向心力,列式得到最大动能的表达式,再进行分析增加最大动能的方法.

A、离子每次通过D形盒D1、D2间的空隙时,电场力做正功,动能增加,所以离子从电场中获得能量.故A正确.
B、离子在磁场中受到的洛伦兹力不做功,不能改变离子的动能,所以离子不能从磁场中获得能量.故B错误.
C、D设D形盒的半径为R,当离子圆周运动的半径等于R时,获得的动能最大,则由Bqv=m
v2
R可得:
v=[BqR/m],则最大动能Ekm=[1/2]mv2=
B2q2R2
2m.可见,最大动能与加速电压无关,增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的最大动能.故C错误,D正确.
故选AD

点评:
本题考点: 质谱仪和回旋加速器的工作原理.

考点点评: 回旋加速器是利用磁场中的圆周运动使离子反复加速的,加速电场的强弱不会影响最后的动能,但金属盒的半径制约了最大动能,达到最大半径后,粒子无法再回到加速电场继续加速.

1年前

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