第一章 课时6 质谱仪 回旋加速器(课时作业)-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第二册【课时学案作业】人教版

第一章安培力与洛仑兹力 课时6质谱仪回旋加速器学习札记 ⊙学习目标：(1)质谱仪。(2)回旋加速器。 基础训练 1.如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 向里。一个氢核从ad边的中点m沿着垂直于ad边又垂直于磁场的方向， 以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强m← 度变为原来的2倍，其它条件不变，这个氢核射出磁场的位置是 A.在bn之间某点B.在n，a之间某点d：×××⋮c C.a点D.在a，m之间某点 2.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其原理图如图所入 示，其中加速电压恒定。质子在入日处从静止被加速电场加速。经匀强磁场△H 偏转后从出口离开磁场。某种一价正离子也在人口处从静止被同一加速电“加速电场场 场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强出□ 度增加到原来的12倍。已知质子和正离子进入磁场时，速度方向与磁场和 磁场边界均垂直。此离子和质子的质量比约为 A.11B.12 C.121D.144 3.用回旋加速器(D形盒半径确定，D形盒内匀强磁场的磁感应强度确 定)给质子加速，加速度电压是右图所示的方波电压(忽略质子在电场中的 运动时间)。以下说法中正确的是 _A.随着加速过程的进行，加速电压的周期应当逐渐变大 B.随着加速过程的进行，加速电压的周期应当逐渐变小 C.增加加速电压的峰值U_0，可以增加加速结束时质子的动能 D.增加加速电压的峰值U_0，可以减少质子在加速器中的加速时间 4.如图所示，在圆形区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，几个 质子以不同的速度从边界上A点沿半径方向射入磁场，一段时间后又离开 磁场。比较这些质子在磁场中运动的时间，以下说法中正确的是A←×ⅳ× A.速度越小的，在磁场中运动的时间越短 B.轨迹越长的，在磁场中运动的时间越长 C.轨迹所对圆心角越大的，在磁场中运动的时间越长 D.速度偏转角越大的，在磁场中运动的时间越短 5.如图所示，虚线一侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，质量和电荷量 都相同的一个正离子和一个负离子，从边界上的O点以大小和方向都相同× 的速度先后射入磁场中，入射方向在纸面内且与边界成θ角，忽略离子的 重力，则正，负离子 A.在磁场中运动的轨迹半径相等 _B.在磁场中运动的时间相同 C.再次回到边界时速度的大小和方向相同 D.再次回到边界时的位置与O点距离相等 ·11· 张永第课时学案作业·物理·选择性必修第二册 6.如图所示的圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，b是圆 学习札记 的一条直径。带正电的粒子从a点射入磁场，当速度大小为2，、方向在纸面 内且与b成30°角时，恰好从b点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为 t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为（不计重力） A.3t B.2 c D 7.abcd是一个正方形的盒子，cd边的中点有一个小孔e,盒子中存在 着沿ad方向的匀强电场。一粒子源不断从a处小孔沿ab方向向盒内发射 某种带电粒子，粒子初速度为o,经电场作用后恰从e处小孔射出。现撤去 电场，在盒中加一方向垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出），粒子仍恰好 从ε孔射出。忽略粒子的重力和粒子间的相互作用力。 A.所加磁场的方向向外 B.所加磁场的方向向里 C.电场强度E与磁感应强度B的比值是5o D.电场强度E与磁感应强度B的比值是2o 8.如图所示的质谱仪中，离子源S产生某种带电荷量为g的正离子， 离子刚产生时可视为静止，经过电压U加速后形成离子流，然后垂直于磁 场和边界进入磁感应强度为B的匀强磁场，最终落在边界上的P点。测得 51 P点到人口处S,的距离为a,离子流的电流为I。求： T (1)离子的质量；(2)时间t内到达P点的离子数。 9.如图所示为一种改进后的回旋加速器的示意图。置于真空中的两个 D形金属盒的半径均为R,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。一质 D形盒 量为m、电荷量为q的带正电粒子从P处由静止释放，加速电压为U,且加 速电场仅被限制在A、C板间；粒子经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做 工处 匀速圆周运动。两盒间的缝隙很小，带电粒子穿过缝隙的时间可以忽略不计，不 计重力的作用。求： (1)粒子第2次和第1次被加速后的轨迹半径之比： (2)粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t。 .12! ! ! " # !"#$%&'()'*+,-./01 书 课时 !"带电粒子在匀强磁场中的运动!#" #题答案!$% &题答案!$ '题答案!(% )题答案!% 解析!从 #"&"' 三点射出磁场 的电子#轨迹所对的圆心角分别是 等于 ! "等于 ! "小于 ! $ 由 !* ! " #$ 可知#三个电子在磁场中运动时间的关系是! # * ! & +! ' $ !题