Question

回旋加速器是获得高能带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，若要增大带电粒子从D形盒中射出时的动能，可采用的方法是（ ）
A．增大磁场的磁感应强度
B．增大电场的加速电压
C．增大狭缝的距离
D．增大D形金属盒的半径

Answer

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外，还与加速次数有关．所以加速电压越大，回旋次数越少，最大动能只由磁感应强度和D形金属盒的半径决定．
【解析】
带电粒子从D形盒中射出时的动能  Ekm=mvm2 （1）
    带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则圆周半径  R=   （2）
      由（1）（2）可得Ekm=
  显然，当带电粒子q、m一定的，则Ekm∝R2 B2
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A、D．