Question

如圖所示，回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的勻強(qiáng)電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速。兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖所示，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B， D形金屬盒的半徑為R，狹縫間的距離為d，勻強(qiáng)電場間的加速電壓為U，要增大帶電粒子（電荷量為q，質(zhì)量為m，不計(jì)重力）射出時(shí)的動(dòng)能，則下列方法中正確的是

A．增大加速電場間的加速電壓             B．減小狹縫間的距離

C．增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度                   D．增大D形金屬盒的半徑

Answer 1

CD 

解析:根據(jù)題意分析得：回旋加速器的原理決定了帶電粒子是在兩盒間的勻強(qiáng)電場中被加速的，磁場的作用只是讓粒子受到洛倫茲力，洛倫茲力不做功，提供向心力，F(xiàn)_心=f=qvB=m，得到：運(yùn)動(dòng)的周期T=，這個(gè)周期與電場方向變化的周期正好相等，所以每次經(jīng)過電場時(shí)都會(huì)被加速，速度會(huì)越來越大，根據(jù)半徑r=得到：當(dāng)半徑接近D形金屬盒的半徑時(shí)，再離開加速器，所以要想增大粒子的動(dòng)能，必須讓粒子被加速的次數(shù)越多越好，當(dāng)增加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則粒子運(yùn)動(dòng)的周期變小，被加速的次數(shù)會(huì)增多；當(dāng)增大D形金屬盒的半徑時(shí)，也會(huì)增加被加速的次數(shù)，所以粒子射出時(shí)的動(dòng)能就變大，而增大加速電壓和減小狹縫間的距離，都不增加加速次數(shù)，達(dá)不到增大最終動(dòng)能的目的。所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)該為C、D兩項(xiàng)。