Question

材料一：在現(xiàn)代物理學(xué)中，為了深入到原子核內(nèi)部，進(jìn)一步研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和相互作用的規(guī)律，人們用能量很高的帶電粒子去轟擊各種原子核，觀察它們的變化情況.早期制成的加速器就是利用高壓電源的電勢(shì)差來加速帶電粒子的.這種類型的加速器受到實(shí)際所能達(dá)到的電勢(shì)差的限制，粒子獲得的能量并不太高.1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋粒子加速器.如圖所示，下圖為回旋粒子加速器的工作原理圖，AA′間有一交變電場(chǎng)，在中心A₀處有粒子源，以一定的初速度v₀垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間到達(dá)A₁時(shí)，在A₁A₁′處受到電場(chǎng)的加速，速率增加到v₁.粒子以速率v₁在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過一段時(shí)間，到達(dá)A₂′，在A₂′A₂處粒子又一次受到電場(chǎng)的加速，速率增加到v₂.如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到AA′間時(shí)，速率都將一步一步地增大.

材料二：根據(jù)愛因斯坦的狹義相對(duì)論觀點(diǎn)，相對(duì)論的質(zhì)量速率公式：m=

其中m₀表示物體靜止時(shí)的質(zhì)量，m表示物體以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量，c表示光速，若質(zhì)點(diǎn)的速率遠(yuǎn)小于光速，則m→m₀，質(zhì)量保持不變，回到牛頓經(jīng)典力學(xué)的觀點(diǎn).

根據(jù)以上材料回答問題：

(1)為了保證帶電粒子在回旋加速器中如圖所示的那樣不斷被加速，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期T₁與交變電場(chǎng)的周期T₂之間的關(guān)系為_____________.

(2)在20世紀(jì)30年代末發(fā)現(xiàn)，這種回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，最高能量僅能達(dá)到20 MeV，要想進(jìn)一步提高質(zhì)子的速度很困難，這是因?yàn)開________________________________________.

Answer 1

(1)T₁=T₂

(2)速度越大，粒子的質(zhì)量發(fā)生變化，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期T=，與交變電場(chǎng)的周期不同步，不能對(duì)粒子繼續(xù)進(jìn)行加速