精英家教網(wǎng)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源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場,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的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示.設(shè)D形盒半徑為R.若用回旋加速器加速質(zhì)子(氫核)時(shí),勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,高頻交流電頻率為f.質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為e.則下列說法正確的是( 。
A、質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πRf
B、質(zhì)子被加速后的最大動(dòng)能Ek不可能超過
(eBR)2
2m
C、質(zhì)子被加速后的最大動(dòng)能與狹縫間的加速電壓、加速次數(shù)無關(guān)
D、改變B和f,該回旋加速器也能用于加速α粒子(即氦核)
分析:回旋加速器粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期和高頻交流電的周期相等,當(dāng)粒子從D形盒中出來時(shí),速度最大,此時(shí)運(yùn)動(dòng)的半徑等于D形盒的半徑.
解答:解:A、當(dāng)粒子從D形盒中出來時(shí)速度最大,vm=
2πR
T
=2πRf
.故A正確.
    B、根據(jù)qvmB=m
v
2
m
R
,得最大動(dòng)能Ek=
1
2
mvm2=
B2R2e2
2m
.故B正確.
    C、質(zhì)子被加速后的最大動(dòng)能,與狹縫間加速的電壓無關(guān)、加速次數(shù)無關(guān),故C正確.
    D、根據(jù)T=
2πm
qB
,知質(zhì)子換成α粒子,比荷發(fā)生變化,則在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期發(fā)生變化,回旋加速器粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期和高頻交流電的周期相等,故需要改變磁感應(yīng)強(qiáng)度或交流電的周期.故D正確.
故選:ABCD.
點(diǎn)評:解決本題的關(guān)鍵知道當(dāng)粒子從D形盒中出來時(shí),速度最大.以及知道回旋加速器粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期和高頻交流電的周期相等.
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A、增大勻強(qiáng)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

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