1.4 质谱仪与回旋加速器 同步练习题 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.4 质谱仪与回旋加速器 一、单选题 1．如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，其中丙的磁感应强度大小为B、电场强度大小为E，下列说法正确的是（　　） A．甲图要增大粒子的最大动能，可减小磁感应强度 B．乙图可判断出A极板是发电机的正极 C．丙图中粒子沿直线通过速度选择器的条件是 D．丁图中若导体为金属，稳定时C板电势高 2．一种用磁流体发电的装置如图所示。已知等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中（速度方向与磁场方向垂直），在磁场中有两块平行金属板A、B，板间距离为d，忽略粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A．金属板A是电源的正极 B．稳定后，发电机的电动势是Bdv C．其他条件不变，只增大磁感应强度，发电机的电动势减小 D．其他条件不变，只增大等离子体的射入速度，发电机的电动势减小 3．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极和连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列方法中正确的是（　　） A．增大狭缝间的加速电压 B．减小电场的变化周期 C．减小狭缝间的距离 D．增大D形金属盒的半径 4．质谱仪是分析同位素的重要工具，如图为质谱仪原理示意图。某种元素的两种同位素原子核从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场；加速后垂直进入匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成两条质谱线a、b。设a、b对应的原子核质量分别为ma、mb，进入磁场时速率分别为va、vb，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 5．有一种磁强计，可用于测定磁场的磁感应强度，其原理如图所示。将一段横截面为长方形的N型半导体（主要靠自由电子导电）放在匀强磁场中，两电极、分别与半导体的前后两侧接触。已知磁场方向沿轴正方向，N型半导体横截面的长为，宽为，单位体积内的自由电子数为，电子电荷量为，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。导体中通有沿轴正方向、大小为的电流时，两电极、间的电势差为。下列说法正确的是（　　） A．为正极，为负极 B．磁感应强度的大小为 C．磁感应强度的大小为 D．其他条件不变时，越大，电势差越大 6．如图，回旋加速器所接的电源保持不变，将其先后置于两个不同的匀强磁场中，磁感应强度，方向均垂直于盒面向下。同一带电粒子均从加速器的中心由静止开始运动，设粒子两次在加速器中获得的最大速度分别为和，在电场中加速的次数分别为和，不计粒子重力，则（　　） A．， B．， C．， D．， 7．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（　　） A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电压U与a无关 C．增大磁感应强度B，前、后表面间的电压U增大 D．将磁场方向变为与元件的上、下表面平行，U不变 8．用如图所示的回旋加速器分别加速氘核和氦核．下列说法中正确的是（ ） A．它们的最大速度相同 B．它们的最大动能相同 C．加速氘核时高频电源的频率大于加速氦核的频率 D．加速氘核时高频电源的频率小于加速氦核的频率 二、多选题 9．质谱仪是可以用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置，如图所示。电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为，构成速度选择器。一束含有（氢核）、（氘核）的粒子束沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后从O点进入另一磁感应强度为的匀强磁场，结果分别打在感光片上的a、b两点，不计重力。则以下分析正确的是（　　） A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 B．粒子进入匀强磁场时的速度 C．（氢核）打在a点 D．（氘核）打在a点 10．2020年爆发了新冠肺炎疫情，新冠肺炎病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作.武汉病毒研究所拥有我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是