第1章 4 质谱仪与回旋加速器-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册人教版（课时作业）

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 知能达标训练 [基础巩固] 1.(多选)关于下列四幅图的说法正确的是( ××. 照相底片 ×××× 丙 A,图甲是回旋加速器的示意图，带电粒子获得的最大动能与回旋加速器的半径有关 B.图乙是磁流体发电机的示意图，可以判断出B极板是发电机的负极，A极板是发电 机的正极 C图丙是速度选择器的示意图，若带正电的粒子（不计重力）能自左向右沿直线匀速通过 速度选择器，则带负电的粒子（不计重力）不能自左向右沿直线匀速通过速度选择器 D,图丁是质谱仪的示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S说明粒子的比荷越大 解析设回旅加速器D形盒的半径为R,粒子获得的最大速度为m,根据牛頓第二定 律有q0mB=m2mR,解得m=BqRm,由上式可知粒子获得的最大速度与回旋加速器的半 径有关，故A正确：题图乙是磁流体发电机，且根据左手定则可知等离子体中正电荷向B 板偏转，负电荷向A板偏转，所以A极板是发电的负极，B极板是发电机的正极，故B 错误：正粒子自左向右沿直线匀速通过速度选择器时，所受洛伦兹力与电场力大小相等，方 向相反，负粒子自左向右沿直线匀速通过速度选择器时，所受洛伦兹力与电场力均反向，大 小相等，方向仍然相反，能通过，故C错误：粒子打在底片上的位置到狭缝S3的距离为 =2r=2Bq,穿过速度选择器的粒子速度都相同，根据上式可知d越小，粒子比荷越大， 故D正确。 答案AD 2质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图所 示。离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经N间的加速电压U加速后从小 孔S,垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，设P到S,的距离为 x,则() ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 -N A,若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小 B.若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大 C.只要x相同，对应的离子质量一定相同 D.只要x相同，对应的离子的电荷量一定相等 解析由qU=12o2和goB=2r及x=2r得x=2B·2mUg),若离子束是同位素，则 x越大，对应的离子质量越大，只要x相同，对应的离子的比荷相同，故B正确。 答案B 3质谱仪是测定带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子（不 计重力)经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带 电粒子的质量。其工作原理如图所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由图可知() A,此粒子带负电 B.下极板S2比上极板S1电势高 C.若只增大加速电压U,则半径r变大 D.若只增大入射粒子的质量，则半径”变小 解析由左手定则知，粒子带正电，所以A、B错误；由qU=1202和qB=v2r得 r=1B2UUmq,故C正确，D错误。 答案C 4.两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压巧和2的高频电源上，且>2，两 个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动。设两个粒子在加速器中运动 的时间分别为（和，获得的最大动能分别为E1和E2,则(） A.h<h,El>E B.4=,E1E2 C.4<2,Eu=E2 D.h>h,Ela=El 解析粒子在磁场中做匀速圆周运动，由R=gB,Em=12o2可知，粒子获得的最 大动能只与磁感应强度和D形盒的半径有关，所以Ek1=E妇：设粒子在加速器中绕行的圈数 为n,则Ek=qU,由以上关系可知n与加速电压U成反比，由于U>巧，则nh,而1 ·独家授权侵权必究◆ 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 =nT,T相同，所以<，故C正确，A、B、D错误。 答案C 5.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属 盒，两盒相距很近，分别和高颜交流电源相连接，在两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电 粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在 磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装 置被引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31HD和a粒子(42H©)，比较它们所加的高 频交流电源的周期和获得的最大速度的大小，有( A.加速氚核的交流电源的周期较大，氘核获得的最大速度也较大 B.加速氘核的交流电源的周期较大，氖核获得的最大速度较小 C加速氚核的交流电源的周期较小，氘核获得的最大速度较小 D.加速氟核的交流电源的周期较小，氟核获得的最大速度较大 解析在回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在D形盒中运动的周期，即T= 2πqB,周