假期必刷21 质谱仪与回旋加速器-【快乐假期】2023高二物理暑假衔接一轮大作业（新教材）

三002 假期 21.质谱仪与回旋加速器 有志者，事竟成。 必刷 完成日期： 月 素养解读 1.带电粒子在质谱仪中的运动： )加速电场加速：gU=md: (2)匀强磁场偏转：gmB=mv A.在E一t图像中应有t1一t<13一t2<12一t 2.回旋加速器：(1)交变电压的周期等于粒子 B.加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大 在磁场中做匀速圆周运动的周期.(2)已知 C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定 D形盒半径R,根据R="可推出带电粒子 越大 gB D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D 离开加速器时的最大速度=B迟 m 形盒的面积 (3)粒子每加速一次动能增加qU,故需要加速 3.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加 的次数n= 元，回旋的次数为 速器，其原理如图所示，这台加速器由两个 铜质D形盒D,、D2构成，其间留有空隙，现 素养训练 对氚核(H)加速，所需的高频电源的频率 1.质谱仪是测量带电粒子 为f,已知元电荷为e,下列说法正确的是 质量和分析同位素的一 ( 种仪器，它的工作原理D···· 如图所示，带电粒子（不 计重力，初速度为0)经同一电场加速后，垂 直进入同一匀强磁场做匀速圆周运动，然后 世界第·台回旋加速器 原用图 利用相关规律计算出带电粒子质量.虚线为 A.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆 某粒子运动轨迹，由图可知 周运动的周期随半径的增大而增大 A.此粒子带负电 B.高频电源的电压越大，氚核最终射出回旋 B.下极板S2比上极板S,电势高 加速器的速度越大 C.若只减小加速电压U,则半径r变大 C氯该的质量为贵 D.若只减小入射粒子的质量，则半径r变小 D.该回旋加速器接频率为∫的高频电源 2.如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋 时，也可以对氦核(，He)加速 加速器的示意图，其核心部分是两个D形 4.质谱仪测定带电粒子质量 金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置 的装置示意图如图所示.速 于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源 度选择器（也称滤速器）中 .. 相连，带电粒子在磁场中运动的动能E : 电场强度E的方向竖直向 随时间t的变化规律如图乙所示.忽略带 下，磁感应强度B的方向 电粒子在电场中的加速时间，则下列判断 垂直于纸面向里，分离器中磁感应强度B的 正确的是 41 壑物理 方向垂直于纸面向外.在S处有甲、乙、丙、丁 7.（多选)劳伦斯和利文斯设 四个一价正离子垂直于E和B,射入速度选择 计出回旋加速器，工作原理 器中，若m=mz<m啊=灯m<之=啊 示意图如图所示.置于真空 ,在不计重力的情况下，打在P、P、P、P 中的D形金属盒半径为R, 出口处 四点的离子分别是 () 两盒间的狭缝很小，带电粒 A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丁、乙、丙 子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强 C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙 磁场与盒面垂直，高频交流电频率为「，加速电 5.(多选)某一具有速度 压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、 选择器的质谱仪原理 速度选择器 A.Az 电荷量为十9，在加速器中被加速，且加速过程 如图所示.速度选择 中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说 偏转分离器 器中，磁场（方向垂直 法正确的是 纸面)与电场正交，磁感应强度为B,两板 A.质子被加速后的最大速度不可能超过 间电压为U,两板间距离为d;偏转分离器 2Rf 中，磁感应强度为B2,磁场方向垂直纸面向 B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加 外.现有一质量为m、电荷量为q的粒子（不 速电压U成正比 计重力)，该粒子以某一速度恰能匀速通过 C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭 速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周 缝后轨道半径之比为2：1 运动，最终打在感光板A,A,上.下列说法 D.不改变磁感应强度B和交流电频率f, 正确的是 质子离开回旋加速器的最大动能不变 A.粒子带负电 索养培优 B.速度选择器中匀强磁场的方向垂直纸面 8.(科技情境)回旋加速器D形盒中央为质子 向外 源，D形盒的交流电压为U,静止质子经电 C.带电粒子的速率等于 U B 场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为 D.粒子进入分离器后做匀速圆周运动的半 R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为、 电荷量为e.求： 径等于mU qdB B (1)质子最初进入D形盒的动能： 6.如图所示为质谱仪的原 A (2)质子经回旋加速器最后得到的动能； 理示意图，现让某束离子 (3)交流电源的周期， (可能含有多种离子)从 MSx××× 容器A下方的小孔无初 速度飘入电势差为U的加速电场，经电场 加速后垂直进入磁感应强度大小为B的匀 强磁场中，在照相底片上形成α、b两条“质 谱线”，则下列判断正确的是 () A.a、b谱线对应的离子均带负