关于回旋加速器,下列说法正确的是( )
A.离子从磁场中获得能量
B.离子由加速器的中心附近进入加速器
C.增大加速器的加速电压,则粒子离开加速器时的动能将变大
D.将D形盒的半径加倍,离子获得的动能将增加为4倍
【答案】
分析:回旋加速器是利用磁场使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置.是高能物理中的重要仪器.
(1)磁场的作用
带电粒子以某一速度垂直进入匀强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其中周期与速率和半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速.
(2)电场的作用
回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性的变化的并垂直于两D形盒直径的匀强电场,加速就是在这个区域完成的.
(3)交变电压
为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使其能量不断提高,要在狭缝处加一个与粒子运动的周期一致的交变电压.
解答:解:A、洛伦兹力不做功,故磁场只能使粒子旋回狭缝,故A错误;
B、粒子最终的速度与回旋半径成正比,要使半径最大,故从中间射入,故B正确;
C、由qvB=m
得,v=
,则最大动能E
K=
mv
2=
,知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关,与加速电压无关,故C错误;
D、由qvB=m
得,v=
,则最大动能E
K=
mv
2=
,将D形盒的半径加倍,离子获得的动能将增加为4倍,故D正确;
故选BD.
点评:解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子,但是最终粒子的动能与电场的大小无关.