1.4质谱仪与回旋加速器同步练习-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册

1.4 质谱仪与回旋加速器同步练习 一、单选题 1.回旋加速器中的磁感应强度为B，被加速粒子的电荷量为 ，质量为m，用LC振荡器作为带电粒子加速的交流高频电源，电感L和电容C的数值应该满足的关系为（　　） A.                     B.                     C.                     D.  2.如图所示为某回旋加速器示意图，利用回旋加速器对 粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法中正确的是（   ） A. 粒子从磁场中获得能量 B. 保持B，U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 C. 只增大加速电压 粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D. 只增大加速电压 粒子获得的最大动能增大 3.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法不正确的是 (   ) A. 带电粒子由加速器的中心附近进入加速器        B. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器 C. 电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转    D. 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关 4.如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是（  ） A. 质谱仪是分析同位素的重要工具               B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于      D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 5.如图所示为质谱仪的原理示意图，现让某束离子（可能含有多种离子）从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场。经电场加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，在核乳胶片上形成a、b两条“质谱线”，则下列判断正确的是（   ） A. a、b谱线的对应离子均带负电                            B. a谱线的对应离子的质量较大 C. b谱线的对应离子的质量较大                              D. a谱线的对应离子的比荷较大 6.如图是质谱仪的工作原理示意图，它是分析同位素的一种仪器，其工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，挡板D上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A 2。若（   ） A. 只增大粒子的质量，则粒子经过狭缝P的速度变大 B. 只增大加速电压U，则粒子经过狭缝P的速度变大 C. 只增大粒子的比荷，则粒子在磁场中的轨道半径变大 D. 只增大磁感应强度，则粒子在磁场中的轨道半径变大 7.如图所示，沿直线通过速度选择器的正离子A、B从狭缝S射入磁感应强度为B2的磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为 ，则（   ） A. 离子的速度之比                              B. 离子的电荷量之比 C. 离子的质量之比                            D. 离子的荷质比之比 8.速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中 ，则下列说法正确的是（   ） A. 甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B. 甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C. 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D. 若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3：2 9.1930年劳伦斯提出回旋加速器理论并于1932年制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一氘核（ ）从加速器的某处由静止开始加速。已知D型盒的半径为R，匀强磁场的最大磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、最大工作频率为f，氘核的质量为m、电荷量为q。不计粒子的重力，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. 氘核从D形金属盒的边缘飞入，在电场中获得能量，氘核的最大动能由高频交变电源的电压U决定，并且随电压U增大而增加 B. 高频交变电源的频率为f应该等于 ，该装置才能正常工作。若将氘核换成氦核（ ），必须相应的改变交流电源的频率，否则该装置无法正常工作 C. 氘核第1次加速和第2次加速后在磁场中运动的轨道半径之比为1:2