Question

13．美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，利用帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的特點，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量．如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場的場強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P₀處由靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動．對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（　　）

• A． 帶電粒子每運(yùn)動一周被加速一次
• B． P₁P₂=P₂P₃
• C． 粒子能獲得的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)
• D． A、C板間的加速電場的方向需要做周期性的變化

Answer 1

分析 帶電粒子經(jīng)加速電場加速后，進(jìn)入磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場被限制在A、C板間，只有經(jīng)過AC板間時被加速，所以運(yùn)動一周加速一次，電場的方向不需改變．當(dāng)帶電粒子離開回旋加速器時，速度最大．

解答 解：AD、帶電粒子只有經(jīng)過AC板間時被加速，即帶電粒子每運(yùn)動一周被加速一次．電場的方向沒有改變，則在AC間加速．故A正確，D錯誤．
B、根據(jù)r=$\frac{mv}{Bq}$，則P₁P₂=2（r₂-r₁）=$\frac{2m△v}{Bq}$，因為每轉(zhuǎn)一圈被加速一次，根據(jù)v²-v₁²=2ad，知每轉(zhuǎn)一圈，速度的變化量不等，且v₃-v₂＜v₂-v₁，則P₁P₂＞P₂P₃．故B錯誤．
C、當(dāng)粒子從D形盒中出來時，速度最大，根據(jù)r=$\frac{mv}{Bq}$，得，v=$\frac{qBr}{m}$．知加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關(guān)．故C正確．
故選：AC．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道該回旋加速器的原理，知道粒子每轉(zhuǎn)一圈，加速一次，且都在AC間加速，加速的電場不需改變．