1.4质谱仪与速度选择器—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册同步检测

1.4质谱仪与速度选择器 一、单选题 一个电子和一个质子以相同的速度垂直于磁感线方向进入匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，那么这两个粒子 A. 偏转方向相同，半径不等 B. 偏转方向相同，半径相等 C. 偏转方向不同，半径不等 D. 偏转方向不同，半径相等 如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边中点m沿着既垂直于ad边，又垂直于磁场的方向以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是 A. 在b、n之间某点 B. 在n、a之间某点 C. a点 D. 在a、m之间某点 一束带电粒子以同一速度、从同一位置进入匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示。粒子1、2的质量分别为、，电荷量分别为、，轨道半径分别为、，已知，则     A. 粒子1带负电、粒子2带正电，荷质比之比 B. 粒子1带负电、粒子2带正电，荷质比之比 C. 粒子1带正电、粒子2带负电，荷质比之比 D. 粒子1带正电、粒子2带负电，荷质比之比 如图所示，圆心角为的扇形区域MON内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，P点为半径OM的中点。现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b，以不同的速度先后从P点沿ON方向射入磁场，并分别从M、N两点射出磁场。不计粒子所受重力及粒子间相互作用。粒子a、b在磁场中运动过程，下列说法正确的是 A. 粒子a带正电，粒子b带负电 B. 粒子a在磁场中的运动时间短 C. 粒子a、b的加速度大小之比为 D. 粒子a、b的速度大小之比为 初速度为零的粒子和质子经过相同的加速电场后，垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动。已知粒子和质子的质量之比，电荷量之比。则它们在磁场中做圆周运动的半径之比为    A. B. C. D. 如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。最终打到P点。下列说法正确的是 A. 若只增大两板间的距离，则粒子打到P点左侧 B. 若只增大两板间的距离，则粒子在磁场中运动时间变长 C. 若只增大两板间的电压，则粒子打到P点左侧 D. 若只增大两板间的电压，则粒子在磁场中运动时间变长 质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具。如图所示，带电粒子从容器A下方的小孔飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。现有某种元素的三种同位素的原子核由容器A进入质谱仪，最后分别打在底片、、三个位置。不计粒子重力。则打在处的粒子    A. 质量最小 B. 比荷最小 C. 动能最小 D. 动量最小 回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的原理如图所示，和是两个正对的中空半圆金属盒，它们的半径均为R，且分别接在电压一定的交流电源两端，可在两金属盒之间的狭缝处形成变化的加速电场，两金属盒处于与盒面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中。A点处的粒子源能不断产生带电粒子，它们在两盒之间被电场加速后在金属盒内的磁场中做匀速圆周运动。调节交流电源的频率，使得每当带电粒子运动到两金属盒之间的狭缝边缘时恰好改变加速电场的方向，从而保证带电粒子能在两金属盒之间狭缝处总被加速，且最终都能沿位于盒边缘的C口射出。该回旋加速器可将原来静止的粒子氦的原子核加速到最大速率v，使它获得的最大动能为。若带电粒子在A点的初速度、所受重力、通过狭缝的时间及C口的口径大小均可忽略不计，且不考虑相对论效应，则用该回旋加速器        A. 能使原来静止的质子获得的最大速率为 B. 能使原来静止的质子获得的动能为 C. 加速质子的交流电场频率与加速粒子的交流电场频率之比为1：1 D. 加速质子的总次数与加速粒子总次数之比为2：1 二、多选题 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是 A. 该束带电粒子带负电 B. 速度选择器的极板带正电 C. 在磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 D. 在磁场中运动半径越大的粒子，荷质比越小 在高能物理研究中，回旋加速器起着重要作用，其工作原理如图所示。和是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央O处的粒子源产生的粒子，在两盒之间被电场加速，粒子进入磁场后做匀速圆周运动。忽略粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应。下列说法正确的是    A. 粒子运动半个圆