1.4 质谱仪与回旋加速器(练习)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版2019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．（2022·江苏省天一中学高二期末）回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上．若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是（　　） A．若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大 B．若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变长 C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作 D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于加速α粒子 2．（2021·全国·高三专题练习）如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）质量为、电荷量为的粒子可在环中做半径为的圆周运动。、为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过板准备进入之间时，板电势升高为，板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开板时，板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径不变。（设极板间距远小于）下列说法正确的是（　　） A．粒子从板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行圈后回到板时获得的总动能为 B．粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间不变 C．为使粒子始终保持在半径为的圆轨道上运动，磁场的磁感应强度大小必须周期性递减 D．粒子从板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行第圈时的磁感应强度为 3．（2021·湖北·模拟预测）如图所示为质谱仪的示意图，速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若m甲＝m乙<m丙＝m丁，v甲<v乙＝v丙<v丁，在不计重力的情况下，则打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（　　） A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丁、乙、丙 C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙 4．（2021·全国·高二课时练习）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源产生一个质量为、电荷量为的正离子，离子产生出来时的速度很小，可以认为是静止的。离子产生出来后经过电压加速，进入磁感应强度为的匀强磁场，沿着半圆周运动最后到达照相底片上，测得它在上的位置到入口处的距离为，若某离子通过上述装置后，测得它在上的位置到入口处的距离大于，则说明（　　） A．离子的质量一定变大 B．加速电压一定变大 C．磁感应强度一定变大 D．离子所带电荷量可能变小 5．（2021·河北省唐县第一中学高二阶段练习）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢的三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中、氢的三种同位素分别为氕（即为质子）、氘（质量约为质子的2倍，电荷量与质子相同）、氚（质量约为质子的3倍，电荷量与质子相同），最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是（　　） A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚 6．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，有a、b、c、d四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为va<vb=vc<vd，质量关系为ma=mb<mc=md。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定（　　） A．射向A2的是d粒子 B．射向P2的是b粒子 C．射向A1的是c粒子 D．射向P1的是a粒子 二、多选题 7．（2021·全国·高二课时练习）下列有关回旋加速器工作原理的说法中，正确的是（　　） A．电场和磁场都对带电粒子起加速作用 B．电场和磁场是交替地对带电粒子做功的 C．粒子做圆周运动的半径与粒子的比荷、速度以及磁场的强弱均有关 D．交变电场改变的周期与粒子做圆周运动的周期应该同步，才能使粒子正常加速 8．（2021·全国·高二课时练习）关于回旋加速器，下列说法正确的是（　　） A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋 B．电场和磁场同时用来加速带电粒子 C．所加交变电源的频率与带电粒子做圆周运动的频率相同 D．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关 9．（2022·全国·高二单元测试）回旋加速器的工作原理如图所示，置