Question

回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，与高频交流电源相连接后，使粒子每次经过两盒间的狭缝时都能得到加速，如图所示。现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是

A．仅减小磁场的磁感应强度      B．仅减小狭缝间的距离

C．仅增大高频交流电压          D．仅增大金属盒的半径

Answer

D

【解析】

试题分析：回旋加速器中带电粒子在电场被加速，每通过电场，动能被增加一次；而在磁场里做匀速圆周运动，通过磁场时只改变粒子的运动方向，动能却不变，因此带电粒子在一次加速过程中，电场电压越大，动能增加越大。但从D形盒中射出的动能，除与每次增加的动能有关外，还与加速次数有关．所以加速电压越大，回旋次数越少。推导出最大动能的表达式，分析最大动能与磁感应强度和D形金属盒半径的关系。带电粒子从D形盒中射出时的动能，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由，则圆周半径可得，当带电粒子q、m一定时，则，即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径r的增大而增大，与加速电场的电压和狭缝距离无关，故选项D正确。

考点：回旋加速器 动能 牛顿第二定律