Question

1930年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，工作原理示意图如图所示．关于回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

• A、粒子从电场中获得能量
• B、交流电的周期随粒子速度的增大而增大
• C、要使粒子获得的最大动能增大，可以增大D形盒的半径
• D、不改变交流电的频率和磁感应强度B，加速质子的回旋加速器也可以用来加速α粒子

Answer 1

分析：回旋加速器是利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置．是高能物理中的重要仪器．
（1）磁场的作用
带电粒子以某一速度垂直进入匀强磁场时，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，其中周期与速率和半径无关，使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间（半个周期）后，平行于电场方向进入电场中加速．
（2）电场的作用
回旋加速器的两个D形盒之间的窄缝区域存在周期性的变化的并垂直于两D形盒直径的匀强电场，加速就是在这个区域完成的．
（3）交变电压
为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使其能量不断提高，要在狭缝处加一个与粒子运动的周期一致的交变电压．

解答：解：A、粒子在电场力作用下，从电场中获得能量，而洛伦兹力不做功，故A正确；
B、要使粒子一直加速，则交流电的周期与粒子回旋周期相等，而回旋周期T=

2πm

Bq

，与粒子速度的无关，故B错误；
C、由qvB=m

v2

R

得，v=

qBR

m

，则最大动能E_K=

q2B2R2

2m

，知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关，与加速电压无关，故C正确；
D、不改变交流电的频率和磁感应强度B，当加速质子的回旋加速器，若能加速其他粒子，必须保证粒子的比荷相等，而α粒子与质子的比荷不相等，故D错误；
故选：AC．

点评：解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子，但是最终粒子的动能与电场的大小无关，注意粒子的周期公式的应用，理解比荷的含义．