(2013•湛江二模)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,a
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  • 解题思路: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.

    A、离子在磁场中受到洛伦兹力,但不做功,故A错误;

    B、带电粒子源源不断的在电场中处于加速状态,从而获得能量.虽速度增大,但在磁场中周期不变,所以粒子的运动周期是固定的,故B正确,C错误;

    D、带电粒子从D形盒中射出时的动能 Ekm=[1/2]mvm2 (1)

    带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则圆周半径 R=

    mvm

    qB(2)

    由(1)(2)可得Ekm=

    q2B2R2

    2m显然,当带电粒子q、m一定的,则Ekm∝R2B2

    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D正确;

    故选BD.

    点评:

    本题考点: 质谱仪和回旋加速器的工作原理.

    考点点评: 本题回旋加速器考查电磁场的综合应用:在电场中始终被加速,在磁场中总是匀速圆周运动.所以容易让学生产生误解:增加射出的动能由加速电压与缝间决定.原因是带电粒子在电场中动能被增加,而在磁场中动能不变.

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