如图所示,回旋加速器的D形金属盒接在交流电源上,位于A处的粒子源产生的带负电荷的粒子在两盒之间被电场加速,最后从D形盒边缘引出。则粒子( )。
A项:依题意可知粒子第一次进入磁场时速度方向向上,根据左手定则可以判断第一次进入磁场时向右偏转。故A项错误。
B项:粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有:
,当粒子的轨道半径等于D形盒半径时,具有最大速度为:
,则最大动能为:
,与电场强度无关。故B项错误。
C项:依题意,经电场加速奇数次后可能到达B点。故C项错误。
D项:设粒子加速n次后速度为
,由动能定理有:
,在磁场中做圆周运动的轨迹半径为:
,联立,解得:
,同理可得,粒子加速n+1次后半径:
,粒子相邻两条运动轨迹的间距为:
,可知粒子相邻两条运动轨迹的间距由里向外逐渐减小。故D项正确。
故正确答案为D
