粒子迴旋加速器的工作原理如圖所示,置於真空中的D型金屬盒的半徑爲R,兩金屬盒間的狹縫很小,磁感應強度爲B的勻強...
問題詳情:
粒子迴旋加速器的工作原理如圖所示,置於真空中的D型金屬盒的半徑爲R,兩金屬盒間的狹縫很小,磁感應強度爲B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直,高頻率交流電的頻率爲f,加速器的電壓爲U,若中心粒子源處產生的質子質量爲m,電荷量爲+e,在加速器中被加速.不考慮相對論效應,則下列說法正確是
A.質子被加速後的最大速度不能超過2πRf
B.加速的質子獲得的最大動能隨加速電場U增大而增大
C.質子第二次和第一次經過D型盒間狹縫後軌道半徑之比爲
D.不改變磁感應強度B和交流電的頻率f,該加速器也可加速粒子
【回答】
AC
【詳解】
質子在迴旋加速器中被加速,需要滿足質子做圓周運動的週期與交變電壓的週期相等,質子的最大動能由D型盒的半徑R決定,故B錯誤;由半徑公式可知質子的最大速度,且滿足週期,可得最大速度,故A正確;質子在電場中加速,根據動能定理,第一次通過狹縫有,第二次通過狹縫有,由兩式可知,故C正確;質子的電荷數和質量數都是1,粒子(氦核)的電荷數爲2,質量數爲4,兩種粒子的比荷並不相等,由週期公式可知兩種粒子的週期也不相等,不改變磁感應強度B和交流電的頻率f,則不滿足粒子做圓周運動的週期與交流電的週期相等,該加速器就不能加速a粒子,故D錯誤.
知識點:質譜儀與迴旋加速器
題型:選擇題