Question

回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的原理如图所示，D1和D2是两个正对的中空半圆金属盒，它们的半径均为R，且分别接在电压一定的交流电源两端，可在两金属盒之间的狭缝处形成变化的加速电场，两金属盒处于与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中。A点处的粒子源能不断产生带电粒子，它们在两盒之间被电场加速后在金属盒内的磁场中做匀速圆周运动。调节交流电源的频率，使得每当带电粒子运动到两金属盒之间的狭缝边缘时恰好改变加速电场的方向，从而保证带电粒子能在两金属盒之间狭缝处总被加速，且最终都能沿位于D2盒边缘的C口射出。该回旋加速器可将原来静止的α粒子（氦的原子核）加速到最大速率v，使它获得的最大动能为Ek。若带电粒子在A点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及C口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器( )

A．能使原来静止的质子获得的最大速率为v

B．能使原来静止的质子获得的动能为Ek

C．加速质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为1：1

D．加速质子的总次数与加速α粒子总次数之比为2：1

Answer 1

D

【解析】

试题分析：所以粒子经该加速器加速后做圆周运动的最大半径为R，根据知粒子的最大速度与粒子比荷有关，α粒子的，质子的，联立得质子的最大速率为α粒子的2倍等于2v，所以A错误；因，又α粒子的，质子的，所以静止的质子经加速器获得的动能与α粒子的相同为Ek，故B错误；根据圆周运动的周期知，α粒子运动的周期为质子运动周期的2倍，又因交流电场变化周期与粒子圆周运动的周期相同，所以加速质子的交流电场频率与加速α粒子的交流电场频率之比为1：2，故C错误；根据动能定理，两粒子的最大动能相同，加速电压相同，α粒子的电荷量为质子电荷量的2倍，所以加速质子的总次数与加速α粒子总次数之比为2：1，故D正确。

考点：本题考查回旋加速器