已知α粒子的电荷量是质子电荷量的2倍,其质量是质子质量的4倍,一回旋加速器当外加磁场一定时,可把α粒子加速到v,则此回旋加速器能把质子加速到速度为()
A. v B. 2v C. 0.5v D. 4v
考点: 质谱仪和回旋加速器的工作原理.
分析: 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等,粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙,两盒间的电势差一次一次地反向,粒子就会被一次一次地加速.由牛顿第二定律推导出最大速度的表达式进行讨论即可.
解答: 解:根据qvB=m得粒子出D形盒时的速度为:vm=;
可把α粒子加速到v,故有:v=;
当加速质子时,有:v′=;
得:v′=2v
故选:B.
点评: 回旋加速器应用了带电粒子在电场中加速、在磁场中偏转(匀速圆周运动)的原理.最大速度与电压无关.
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成匀强电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核()和α粒子()比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有( )
A.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大
B.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小
C.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小
D.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大