在高能物理研究中,回旋加速器起着重要作用,其原理如图所示。
和
是两中空的、半径为
的半圆金属盒,它们处于与盒面垂直的、磁感应强度大小为
的匀强磁场中且与频率为
的交流电源连接。位于
盒圆心处的粒子源
能产生质子,质子在两盒狭缝间运动时被电场加速。
忽略质子的初速度和在电场中的加速时间
。根据相对论理论,粒子的质量
与速率
有
的关系,其中
为光速,
为粒子静止时
的质量,这一关系当
时近似回到牛顿力学“
与
无关”的结论。已知质子的静止质量为
, 电荷量为
。下列说法正确的是( )
- A、在时,两盒间电压越大,质子离开加速器时的动能就越大
- B、在时,若只将质子源换成粒子质量为 , 电荷量为源,则粒子也能一直被加速离开加速器
- C、考虑相对论效应时,为使质子一直被电场加速,可以仅让交流电源的频率随粒子加速而适当减小
- D、考虑相对论效应时,为使质子一直被电场加速,可以仅让轨道处的磁场随半径变大而逐渐减小