2019年国产首套超导质子回旋加速器进入集成测试阶段,通过该设备可以将质子的能量加速到230MeV,质子被引出...
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2019年国产首套超导质子回旋加速器进入集成测试阶段,通过该设备可以将质子的能量加速到230MeV,质子被引出后*入人体,当到达病灶的瞬间,释放大量能量,实现对癌细胞的精准清除,不损伤人体正常细胞,是癌症患者的福音。回旋加速器的原理如图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,接在电压为U、周期为T的交流电源上,位于D2圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略,重力不计),质子在两盒之间被电场加速,D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。已知质子的电量为q、质量为m,忽略质子在电场中运动的时间,不考虑加速过程中的相对论效应,下列说法正确的是( )
A.交流电源的周期
B.质子第一次进入D1盒与第一次进入D2盒的半径之比为1:2
C.质子在电场中加速的次数为
D.若只增大交变电压U,则质子的最大动能Ek会变大
【回答】
AC
【详解】
A.质子在回旋加速器中每做半个圆周运动电场变换一次,则回旋加速器的交流电频率等于质子在磁场中的运动周期,故有,故A正确;
B.质子第一次进入D1盒时加速了一次,设速度为,有
做圆周运动的半径为,有
可得
质子第一次进入D2盒时加速了两次,同理推得,故两半径之比为
故B错误;
D.无论质子在电场中加速多少次,最后都是从磁场中以最大速度匀速圆周离开,有
可得最大动能为
故有质子的最大动能与加速电压U无关,与加速度的最大半径R有关,故若只增大交变电压U,则质子的最大动能不变,故D错误;
C.由最大动能可推出质子在电场中的加速次数,有
解得质子在电场中加速的次数为
故C正确。
故选AC。
知识点:质谱仪与回旋加速器
题型:选择题
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