1.4 质谱仪和回旋加速器（备作业）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（新教材人教版选择性必修第二册）

2020-2021学年高二物理同步备课系列 选择性必修第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 1.4 质谱仪和回旋加速器 第一部分：基础练习（高二模拟真题） 一、单项选择题 1．（2021·北京朝阳区·高二期末）图1为洛伦兹力演示仪的实物图，图2为结构示意图。演示仪中有一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈（励磁线圈），通过电流时，两线圈之间产生沿线圈轴向、方向乘直纸面向外的匀强磁场。圆球形玻璃泡内有电子枪，电子枪发射电子，电子在磁场中做匀速圆周运动。电子速度的大小可由电子枪的加速电压来调节，磁场强弱可由励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　） A．仅使励磁线圈中电流为零，电子枪中飞出的电子将做匀加速直线运动 B．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的半径将变小 C．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小 D．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小 【答案】C 【解析】 A．仅使励磁线圈中电流为零，则没有匀强磁场，电子仅在加速电压下加速，由于电场不是匀强电场，所以电子不是做匀加速直线运动。A错误； B．仅提高电子枪加速电压，则电子进入磁场的速度增大，根据牛顿第二定律得 解得 速度增大时，半径增大。B错误； CD．带电粒子在磁场中运动的周期公式为 所以仅增大励磁线圈中电流即增大磁感应强度，周期减小，仅提高电子枪加速电压即增大粒子速度，周期不变。C正确，D错误。 故选AC。 2．（2021·贵州贵阳市·高二期末）关于下列四幅课本上的插图的说法正确的是（　　） A．图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 B．图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的正极 C．图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝 说明粒子的比荷越大 D．图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U 【答案】C 【解析】 A．图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 ，故A错误； B．图乙时磁流体发电机结构示意图，由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，故B错误； C．图丙是质谱仪结构示意图，粒子经过速度选择器后的速度一定，根据洛伦兹力提供向心力可得 解得 则可知知R越小，比荷越大，即打在底片上的位置越靠近狭缝 说明粒子的比荷越大，故C正确； D．图丁是回旋加速器示意图，根据公式 解得 故最大动能 可知与加速电压无关，故D错误。 故选C。 3．（2020·阜阳市颍东区衡水实验中学高二月考）如图所示为质谱仪的原理图，a、b两个离子从离子源“飘”出，无初速度地进入加速电场，加速后从A点进入偏转磁场，经磁场偏转后分别打在荧光屏上的D点和C点，不计离子的重力及离子间的相互作用，则下列判断错误的是（　　） A．两个离子一定都带正电 B．若两个离子的质量相等，则a的带电量大于b的带电量 C．若两个离子的带电量相等，则a的质量大于b的质量 D．若 ，则ab两个离子的比荷之比为4︰9 【答案】B 【解析】 A．根据离子在磁场中的运动，结合左手定则可知，两个离子一定带正电，A正确，不符合题意； BC．根据动能定理得 离子在磁场中运动的半径 由图可知，a离子运动的半径大，若两个离子的质量相等，则a的带电量小于b的带电量，若两个离子的带电量相等，则a的质量大于b的质量，B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．若 ，即 由前面关系可解得a、b两个离子的比荷之比为 ，D正确，不符合题意。 故选B。 4．（2020·安徽合肥市·合肥一中高二期末）如图所示，水平方向的匀强电场和匀强磁场互相垂直，竖直的足够长绝缘杆上套一带负电荷小环。小环由静止开始下落的过程中，所受摩擦力（　　） A．始终不变 B．不断增大，后来不变 C．不断减小，最后为0 D．先减小，后增大，最后不变 【答案】C 【解析】 小环带负电，由静止开始下落，对小环受力分析如图： 小环开始受到竖直向下的重力、竖直向上的摩擦力、水平向左的电场力和水平向右的支持力。重力大于摩擦力，小环向下加速运动，速度增大，则受到水平向右的洛伦兹力增大，杆对环的弹力N减小，摩擦力f也随之减小，合力增大，加速度增大。当电场力和洛伦兹力大小相等时，摩擦力为零。 故选C。 5．（2021·辽宁葫芦岛市·高二期末）关于如图所示的回旋加速器，下列说法正确的是（　　） A．带电粒子在D型盒磁场中加速 B．可以加速中子（不带电） C．带电粒子的出射最大动能与D型盒半径无关 D．两D型盒间交变电压的周期等于粒子转动的周期 【答案】D 【解析】 A．由回旋加速器原理可知，带电粒子在狭缝处被交变电场加速，在D型盒磁场中偏转，A错误