Question

4．如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連，兩個(gè)D形盒間隙足夠�。�現(xiàn)分別加速氘核（${\;}_{1}^{1}$H）和氦核（${\;}_{1}^{4}$H_e）．下列說法中正確的是（　　）

• A． 它們的最大速率相同
• B． 它們的最大動(dòng)能相同
• C． 氦核在D形盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)
• D． 僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能

Answer 1

分析 A、帶電粒子最后從回旋加速器中出來時(shí)的速度最大，根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，比較粒子的速度．
B、求出粒子的最大速度后，根據(jù)E_K=$\frac{1}{2}$mv²比較最大動(dòng)能．
C、在回旋加速器中的周期T=$\frac{2πm}{qB}$，根據(jù)周期的公式判斷兩粒子的周期是否相同．
D、回旋加速器加速粒子時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和交流電的周期相同，否則無法加速．

解答 解：A、根據(jù)qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，得v=$\frac{qBR}{m}$．兩粒子的比荷$\frac{q}{m}$相等，所以最大速度相等．故A正確．
    B、最大動(dòng)能E_K=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$，兩粒子的比荷$\frac{q}{m}$相等，但質(zhì)量不等，所以最大動(dòng)能不等．故B錯(cuò)誤．
    C、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T=$\frac{2πm}{qB}$，兩粒子的比荷$\frac{q}{m}$相等，所以周期相等．故C錯(cuò)誤．
    D、最大動(dòng)能E_K=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{{q}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$，故D錯(cuò)誤．
故選：A．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器是利用電場(chǎng)加速，磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)來加速粒子．以及知道粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和交流電的周期相同．