Question

（18分）如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質量為m、電荷量為q的質子，使質子由靜止加速到能量為E_k，由A孔射出，求：

（1）加速器中勻強磁場B的方向和大小；
（2）加速器中交變電場的周期；
（3）設兩D形盒間的加速電壓為U，質子每次經電場加速后能量增加，加速到上述能量所需時間（不計在電場中的加速時間）。

Answer 1

（1）方向垂直紙面向里，（2）(3)

試題分析：（1）由圖知質子在D形盒內逆時針轉動，根據左手定則，可判斷磁場方向垂直紙面向里；當質子離開加速器時，，聯立可得；
（2）質子在加速器內要實驗回旋加速，要求盒間電場變化的周期與質子做圓周運動的周期相同，即，結合，可得；
(3)質子加速一次，所以加速的次數，所以運動的時間。