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回旋加速器的工作原理如图所示,置于髙真空中的两个D形金属盒分别和高频交流电源 相连接,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计,匀强磁场与盒面垂直. A处粒子源产生的粒子(初速度和重力均忽略不计),在两盒之间被电场加速,直到达到 最大圆周半径时被引出.现用该装置分别加速质子和a粒子(a粒子电荷量是质子的2倍,a粒子质量是质 子的4倍),保持高频交流电源的频率不变,粒子在磁 场中做圆周运动的频率等于加速电场的频率,则质子 与a粒子最大动能之比为( )
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A.2:1
B.1:1
C.1:2
D.1:4
当粒子出D形盒时,速度最大,动能最大,根据洛伦兹力通过向心力,求出最大速度,从而求出最大动能之比. 【解析】 A、根据qvB=,解得v=,则粒子的最大动能.因为粒子在磁场中的运动周期等于电场的加速周期,,因为周期保持不变,质子和α粒子的电量之比为1:2,质量比为1:4,则加速两种粒子的磁感应强度之比为1:2,所以最大动能之比为1:4.故D正确,A、B、C错误. 故选D.
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考点分析:
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B.3次
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