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回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示,它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和交变电源相连接,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中

题目详情
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示,它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和交变电源相连接,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,某一带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用回旋加速器加速某带电粒子,以下说法正确的是(  )
A.高频电源的电压越大,带电粒子从出口被引出时获得的动能越大
B.高频交变电源的电压越大,带电粒子在回旋加速器中的运动时间越长
C.匀强磁场的磁感应强度越大,带电粒子从出口被引出时获得的动能越大
D.匀强磁场的磁感应强度越大,交变电源电压的变化周期越大
▼优质解答
答案和解析
A、根据 qvB=m
v 2
R
得,粒子出D形盒时的速度 v=
qBR
m
,则粒子出D形盒时的动能 E k =
1
2
m v 2 =
q 2 B 2 R 2
2m
.与高频电源的电压无关,与磁感应强度有关,磁感应强度越大,粒子出来时的动能越大.故A错误,C正确.
B、粒子在回旋加速器中的周期T=
2πm
qB
,与带电粒子的速度无关,所以粒子速度增大,在磁场中的周期不变,速度增大,轨道半径变大,加速的次数减小,在电场中运行的时间变小.则在回旋加速器中的运动时间变短.故B错误.
D、根据T=
2πm
qB
知,磁感应强度越大,在磁场中的周期越小.因为交变电源的周期与粒子在磁场中运动的周期相同,所以交变电压的周期变小.故D错误.
故选C.
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