第1章 4. 质谱仪与回旋加速器-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【学霸黑白题·黑题】人教版

第4节质谱仪与回旋加速器 _______________ 黑题E限时：45min 1.（2021·广东清远模拟）A上|3.如图所示为一种改进后 如图所示为质谱仪的工的回旋加速器示意图，其A±计一声声已 作原理图，在容器A中存下上回中盒缝间的加速电场场_C 在若干种电荷量q相同强恒定，且被限制在A、C 而质量m不同的带电粒「`2.，，3板间，带电粒子从P_0处以速度v_0沿电场线方 子(重力不计)，它们可·一向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中 从容器A下方经过窄一∵∵…·…的匀强磁场做匀速圆周运动，运动轨迹如图 缝S_1和S_2之间的电场加速后射入速度选择所示。P_1、P_2、P_3为带电粒子轨迹与AP_0延长 器，速度选择器中的电场E和磁场B都垂直线的交点。对于这种改进后的回旋加速器，下 于粒子速度v，且E也垂直于B.通过速度选择列说法正确的是 器的粒子接着进入均匀磁场B_0中，沿着半圆A.带电粒子每运动一周被加速两次 周运动后到达照相底片上形成谱线。若测出谱B.D形盒中的磁场方向垂直纸面向外 线A到入口S_0的距离为x，则下列能正确反映C.粒子每运动一周直径的增加量越来越小 x与m之间函数关系的是（）D.加速电场方向需要做周期性变化 xx__4.(2022·江苏常州模拟）A占 利用质谱仪检测电荷量这” o′～m0-_mo_mo_____相等(4价)的气态C14M a×××xРx B和C12离子的浓度比，Bxx×x×××× 2.（2022·海南海口一结合C14衰变为N14的×××`xx××× 中模拟)(多选)如图’最上二A_半衰期，可以判断古代生物的年龄。如图所示， 为一回旋加速器示意1，↓。∠万一A’离子从容器A下方的狭缝S_1飘入电场，经电 图，A、A′之间为交变场加速后通过狭缝S_2S_3垂直于磁场边界MN 加速电场，电场为匀强电场，方向随时间周期射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子 性变化，静止释放的带电粒子在经过电场第5经磁场偏转后发生分离，检测分离后离子的电 次加速后速度变为v_5，此次加速在电场中的 间为，在上方的D形盒内的匀强能场中，流强度可得离子的浓度比测得，一则 经过半个周期的匀速圆周运动后第6次被电Cl4和Cl2的浓度比为 场加速后速度为v_6，这次加速在电场中的时 间为t_6，则 B.v_3÷v_6=(\sqrt{5}-2)：(\sqrt{6}-\sqrt{5}） 5.（多选)如图所示为一种质谱仪的工作原理示 意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、 加速电场，静电分析器，磁分析器，收集器。静 D.t5=t_6=(\sqrt{5}-2)：(\sqrt{6}-\sqrt{5}）电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀 第一章|黑白题23 辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E; B.加速电场的电压为 B(a+L)v2 磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应 强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析 C.粒子在磁场中运动的时间为(a+) 器的右边界平行，由离子源发出一个质量 2 为m、电荷量为g的正离子（初速度为零，重力 D.大量粒子所经过磁场区域最窄处的宽度 不计)，经加速电场加速后进入静电分析器， 为0+L-√a2+2aL 沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进 2 入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器，下 压轴挑战 列说法中正确的是 7.(2021·江苏南通期末)如图甲为某型号的 磁分祈器 回旋加速器的工作原理，图乙为俯视图，回 静电分析器 旋加速器的核心部分为两个D形盒，分别为 D1、D2,D形盒装在真空容器里，盒内充满与 底面垂直的强大匀强磁场加速器接入一定 速电场( 已与收集器 频率的高频交变电压，加速电压为U,两盒间 巧离子源 的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间忽略 A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外 不计，质子从粒子源0处进入加速电场的初 B.加速电场中的加速电压U=。ER 速度为零.已知D形盒的半径为R,磁感应强 度为B,质子质量为m、电荷量为+q,不考虑 mER C.磁分析器中圆心O,到Q点的距离d 相对论效应和重力作用，求： (1)质子被加速后获得的最大动能E和高 D.任何离子若能到达P点，则一定能进入收 频交变电压的频率∫； 集器 (2)通过必要的推导演算，说明质子在回旋 6.(2022·湖南雅礼中学期 +加读 照相底片 !电场 加速器中运动时，随轨迹半径r的增大， 末)（多选）质谱仪的工作 。。 同一D形盒中相邻轨迹的半径之差△ 原理如图所示，大量粒子 将如何变化 飘入加速电场，其初速度 几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MW 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最 后打到照相底片上.在一次测试中，大量的某 0 ● 高领交变电压 种粒子经加速电场加速后刚进入匀强