1.4质谱仪与回旋加速器-2021-2022学年高二物理课后分类练（人教版2019选择性必修第二册）

质谱仪与回旋加速器（原卷板 ） 一、单项选择题 1．关于回旋加速器，下列说法正确的是(　　) A．电场和磁场都是用来加速粒子的 B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动 C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关 D．为了使粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半个周期 2．A、B是两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08∶1，则A、B的质量之比为(　　) A．1.08∶1 B．1∶1.08 C．1.08∶1 D．1.082∶1 3.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其工作原理如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为 (　　) A．11 B．12 C．121 D．144 4．有一回旋加速器，两个D形盒的半径为R，两D形盒之间的高频电压为U，偏转磁场的磁感应强度为B。如果一个α粒子和一个氚核(H)都从加速器的中心开始被加速，则它们从D形盒飞出的速度之比为(　　) A．　　　B． C．　　　D． 5.如图所示为质谱仪的工作原理图，它由加速电场、速度选择器（磁场方向垂直纸面）和偏转磁场构成。四种电荷量相等，电性相同、质量不同的粒子a，b，c，d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场（粒子a，b，c的初速度相同），四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置，粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是（　　） A. 粒子可能带负电 B. 速度选择器中磁场的方向垂直纸面向里 C. 粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度 D. 粒子d的质量大于粒子c的质量 6.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.  二、多项选择题 7．质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D处有一荧光屏。同位素离子源产生a、b两种电荷量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点。离子重力不计，则 (　　) A．a离子质量比b的大 B．a离子质量比b的小 C．a离子在磁场中的运动时间比b的短 D．a、b离子在磁场中的运动时间相等 8.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源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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。设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，下列说法正确的是 (　　) A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子 三、计算题 9．质谱仪的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看成零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上。设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x。 (1)设离子质量为m、电荷量为q、加速电压为U、磁感应强度大小为B，求x的大小。 (2)氢的三种同位素H、H、H从离子源S出发，到达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH∶xD∶xT为多少？ 10．一回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒的交流电压为U，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为R，磁场的磁感应强度为B，质子质量为m。求： (1)质子最初进入D形盒的动能Ek的大小； (2)质子经回旋加速器最后得到的动能Ekm的大小； (3)交流电源的频率f的大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $质谱仪与回旋加速器 一、单项选择题 1．关于回旋加速器，下列说法正确的是(　　) A．电场和磁场都是用来加速粒子的 B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动 C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关 D．为了使粒子不断获得加速