Question

【題目】回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示。它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，a、b接在電壓為U、周期為T的交流電源上。兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面。帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出。設(shè)D形盒的半徑為R，現(xiàn)將垂直于金屬D形盒的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)為B。，剛好可以對(duì)氚核()進(jìn)行加速，氚核所能獲得的能量為，以后保持交流電源的周期T不變。(已知氚核和α粒子質(zhì)量比為3：4，電荷量之比為1：2)則：

A. 若只增大交變電壓U，則氚核在回旋加速器中運(yùn)行時(shí)間不會(huì)發(fā)生變化

B. 若用該裝置加速α粒子，應(yīng)將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小調(diào)整為

C. 將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整后對(duì)α粒子進(jìn)行加速，a粒子在加速器中獲得的能量等于氚核的能量

D. 將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整后對(duì)α粒子進(jìn)行加速，粒子在加速器中加速的次數(shù)小于氚核的次數(shù)

Answer 1

【答案】D

【解析】試題分析：回旋加速器的問題處理：一是要知道最大動(dòng)能只和半徑R有關(guān)，二是要知道粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期恰好等于電場(chǎng)變化的周期，借助于此兩點(diǎn)分析下面各個(gè)選項(xiàng)。

根據(jù) 知粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期和速度無關(guān)，即粒子在磁場(chǎng)中每半圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間決定于作圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，而加速次數(shù) , 由 ，知，

得： ，所以增大交變電壓U，則氚核在回旋加速器中運(yùn)行時(shí)間將會(huì)變小，故A錯(cuò)誤；

B項(xiàng)，回旋加速器所加交流電的周期要求與粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同，由知， ,要保持周期不變，則加速α粒子，應(yīng)將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小調(diào)整為 ，故B錯(cuò)誤；

C、由 ，知 將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整后對(duì)α粒子進(jìn)行加速，a粒子在加速器中獲得的能量將大于氚核的能量，故C錯(cuò)；

D、粒子在磁場(chǎng)中加速的次數(shù)為，而動(dòng)能為，整理得; , 將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整后對(duì)α粒子進(jìn)行加速，粒子在加速器中加速的次數(shù)小于氚核的次數(shù),故D正確；

綜上所述本題答案是：D