Question

1930年，勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示．關(guān)于回旋加速器，下列說法正確的是（　�。�

• A、粒子從電場中獲得能量
• B、交流電的周期隨粒子速度的增大而增大
• C、要使粒子獲得的最大動能增大，可以增大D形盒的半徑
• D、不改變交流電的頻率和磁感應(yīng)強度B，加速質(zhì)子的回旋加速器也可以用來加速α粒子

Answer 1

分析：回旋加速器是利用磁場使帶電粒子作回旋運動，在運動中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置．是高能物理中的重要儀器．
（1）磁場的作用
帶電粒子以某一速度垂直進入勻強磁場時，只在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，其中周期與速率和半徑無關(guān)，使帶電粒子每次進入D形盒中都能運動相等時間（半個周期）后，平行于電場方向進入電場中加速．
（2）電場的作用
回旋加速器的兩個D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性的變化的并垂直于兩D形盒直徑的勻強電場，加速就是在這個區(qū)域完成的．
（3）交變電壓
為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使其能量不斷提高，要在狹縫處加一個與粒子運動的周期一致的交變電壓．

解答：解：A、粒子在電場力作用下，從電場中獲得能量，而洛倫茲力不做功，故A正確；
B、要使粒子一直加速，則交流電的周期與粒子回旋周期相等，而回旋周期T=

2πm

Bq

，與粒子速度的無關(guān)，故B錯誤；
C、由qvB=m

v2

R

得，v=

qBR

m

，則最大動能E_K=

q2B2R2

2m

，知最大動能與加速器的半徑、磁感線強度以及電荷的電量和質(zhì)量有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故C正確；
D、不改變交流電的頻率和磁感應(yīng)強度B，當(dāng)加速質(zhì)子的回旋加速器，若能加速其他粒子，必須保證粒子的比荷相等，而α粒子與質(zhì)子的比荷不相等，故D錯誤；
故選：AC．

點評：解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器是利用電場加速、磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子，但是最終粒子的動能與電場的大小無關(guān)，注意粒子的周期公式的應(yīng)用，理解比荷的含義．