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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...

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,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,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( )
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A.减小磁场的磁感应强度
B.减小狭缝间的距离
C.增大高频交流电压
D.增大金属盒的半径
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,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.. 【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D.
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考点分析:
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