假期作业（四）质谱仪与回旋加速器-2022新教材高二物理暑假作业【高考解码·过好假期每一天】

假期作业（四） 三、非选择题 (1)匀强电场的电场强度大小E; 7.如图所示，平面直角坐标系xOy中第一象限内有沿y (2)匀强磁场的磁感应强度大小B及粒子在磁场中运 轴正方向的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向里的 动的时间. 匀强磁场.一质量为m、带电荷量为q的粒子（不计粒 子受到的重力)，从点A(0,w3)以大小为o的初速度 沿x轴正方向射入电场，在电场中运动一段时间后从 点P(6l,0)进入磁场，在磁场中运动一段时间后从y 轴上的Q点（图中未画出）垂直y轴射出磁场.第二、 三象限内无电场和磁场.求： 假期作业（四） 质谱仪与回旋加速器 摘要 (2)氢的三种同位素}H、H、3H从离子源S出发，到 1,知道质谱仪的工作原理， 达照相底片的位置距入口处S1的距离之比xH:xD 2.知道回旋加速器的工作原理. :xT为多少？ 【解析】(1)离子在电场中被加速时，由动能定理qU >》 有问必答·固双基 (((< 1 -2m 1.质谱仪的用途是什么？ 进入威场时洛伦滋力提供向心力，nB="m四，又=2r 2 2mU 2.回旋加速器的加速条件是什么？ 由以上三式得x=B√q (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2、3，由(1)结 果知， 3.加速粒子的最终能量是否与加速电压有关？怎样才 能提高加速粒子的最终能量？ TH:ID T=√H:√mD:√mT=1:√2：√5. 2/2mU 【答案】(1)Vq (2)1:√2：√3 4.如何计算粒子被加速的次数？ 【规律方法】电场和磁场都能对带电粒子施加影响，电 场既能使带电粒子加速，又能使带电粒子偏转；磁场虽不 能使带电粒子速率变化，但能使带电粒子发生偏转. >》> 典例精析·拓思维 〈((< >>> 厚积薄发·勤演练 << 【例】质谱仪是一种测定带电粒子的质量及分析同位素 一、单选题 的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各 1.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要 种不同正离子束（速度可看成为零），经加速电场加速后 工具.如图所示，一带电粒子从容器下方的小孔S:飘 垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设 入电势差为U的加速电场，然后经S3沿着与磁场方 离子在P上的位置到人口处S,的距离为x. 向垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最 后打在照相底片D上，测得该粒子在磁场中运动的轨 ●中●原◆●◆ 道半径为，则该粒子的比荷（得）为 ) 。名●。。●或·◆ --””””● -x一 m、g① U s D··心 (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： ··B、 高二物理 A器 B.B 二、多选题 2U 5.如图所示，关于质谱仪与回旋加速器的下列说法正确 c是 的是 D.B 2.如图所示，一回旋加速器D型 S 盒的半径为R,两盒间的距离 为d,匀强磁场的磁感应强度大 小为B,高频电场的电压为U 若被加速的粒子质量为m,电 接交流电源 量为q,不考虑粒子从粒子源射 同旋帅速器的D型盒 质谱仪工作原理 可旋加速器的原坪 出时的能量，则下列说法正确的是 A.19世纪末汤姆孙设计质谱仪并发现氖一20和氖 A.高频电压的频率跟粒子运动的速度有关 一22，从而证实同位素的存在 B.粒子的最大速度跟电压U成正比 B.氢的同位素从容器A的小孔S:飘出最终打在照相 C.粒子的最大动能跟回旋加速次数有关 底片D上，则a、b、c位置依次对应氚、氘、氕 D.粒子的最大动能跟D型盒半径R有关 C.若使某种粒子获得的最大动能增大，可增加回旋加 3.如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为 速器D形金属盒的面积（不考虑相对论效应） 质谱仪原理图，图丙和图丁分别为多级直线加速器和 D.用于加速氘核的回旋加速器，在不改变磁感应强度 回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒 B和交流电频率∫的情况下，可实现加速α粒子 狭缝中的加速时间，下列说法正确的是 ( ) 6.图为某种质谱仪的工作 原理示意图.此质谱仪 由以下几部分构成：粒 速电断二 子源N:PQ间电压恒为 A A: U的加速电场：静电分 析器，即中心线半径为 R的四分之一圆形通 图乙 道，通道内有均匀辐射 电场，方向沿径向指向 圆心O,且与圆心O等距的各点电场强度大小相等； 磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向 外.当有粒子打到胶片M上时，可以通过测量粒子打 图内 到M上的位置来推算粒子的比荷，从而分析粒子的种 图 类以及性质.由粒子源N发出的不同种类的带电粒 A.图甲中，将一束等离子体喷人磁场，A、B板间产生 子，经加速电场加速后从小孔S1进入静电分析器，其 电压，A板电势高 中粒子a和粒子b恰能沿圆形通道的中心线通过静电 B.图乙中，H、H、H三种粒子经加速电场射入磁 分