(2013•怀柔区模拟)如图甲所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁

(2013•怀柔区模拟)如图甲所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是(  )
A.在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1
B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1
C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大
D.要想粒子获得的最大动能越大,则要求加速的电压越高
小鸟非飞 1年前 已收到1个回答 举报

sdzc_w 幼苗

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解题思路:交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致,由公式T=[2πm/qB]和r=[mv/qB]判断;当粒子从D形盒中出来时,速度最大,此时运动的半径等于D形盒的半径.

A、洛伦兹力提供向心力,有qvB=m
v2
r,解得r=[mv/qB],故周期T=[2πr/v]=[2πm/qB],与速度无关,故t4-t3=t3-t2=t2-t1=[1/2]T,故A正确;
B、交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致,故高频电源的变化周期应该等于2(tn-tn-1),故B错误;
C、当粒子从D形盒中出来时,速度最大,此时运动的半径等于D形盒的半径;
由qvB=m
v2
R得,v=[qRB/m],则最大动能EK=[1/2]mv2=
q2B2R2
2m,知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关,与加速电压等其他因素无关,故C错误;
D、当粒子从D形盒中出来时,速度最大,此时运动的半径等于D形盒的半径;
由qvB=m
v2
R得,v=[qRB/m],则最大动能EK=[1/2]mv2=
q2B2R2
2m,知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关,与加速电压无关,故D错误;
故选A.

点评:
本题考点: 质谱仪和回旋加速器的工作原理.

考点点评: 解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子,但是最终粒子的动能与电场的大小无关.

1年前

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