Question

回旋加速器在核科學、核技術、核醫(yī)學等高新技術領域得到了廣泛應用，有力地推動了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展。回旋加速器的原理如圖所示，D1和D2是兩個正對的中空半圓金屬盒，它們的半徑均為R，且分別接在電壓一定的交流電源兩端，可在兩金屬盒之間的狹縫處形成變化的加速電場，兩金屬盒處于與盒面垂直、磁感應強度為B的勻強磁場中。A點處的粒子源能不斷產生帶電粒子，它們在兩盒之間被電場加速后在金屬盒內的磁場中做勻速圓周運動。調節(jié)交流電源的頻率，使得每當帶電粒子運動到兩金屬盒之間的狹縫邊緣時恰好改變加速電場的方向，從而保證帶電粒子能在兩金屬盒之間狹縫處總被加速，且最終都能沿位于D2盒邊緣的C口射出。該回旋加速器可將原來靜止的α粒子（氦的原子核）加速到最大速率v，使它獲得的最大動能為Ek。若帶電粒子在A點的初速度、所受重力、通過狹縫的時間及C口的口徑大小均可忽略不計，且不考慮相對論效應，則用該回旋加速器( )

A．能使原來靜止的質子獲得的最大速率為v

B．能使原來靜止的質子獲得的動能為Ek

C．加速質子的交流電場頻率與加速α粒子的交流電場頻率之比為1：1

D．加速質子的總次數(shù)與加速α粒子總次數(shù)之比為2：1

Answer 1

D

【解析】

試題分析：所以粒子經該加速器加速后做圓周運動的最大半徑為R，根據(jù)知粒子的最大速度與粒子比荷有關，α粒子的，質子的，聯(lián)立得質子的最大速率為α粒子的2倍等于2v，所以A錯誤；因，又α粒子的，質子的，所以靜止的質子經加速器獲得的動能與α粒子的相同為Ek，故B錯誤；根據(jù)圓周運動的周期知，α粒子運動的周期為質子運動周期的2倍，又因交流電場變化周期與粒子圓周運動的周期相同，所以加速質子的交流電場頻率與加速α粒子的交流電場頻率之比為1：2，故C錯誤；根據(jù)動能定理，兩粒子的最大動能相同，加速電壓相同，α粒子的電荷量為質子電荷量的2倍，所以加速質子的總次數(shù)與加速α粒子總次數(shù)之比為2：1，故D正確。

考點：本題考查回旋加速器