1.4 质谱仪与回旋加速器 同步练习 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.4质谱仪与回旋加速器练习 一、选择题 1．下列仪器或设备，在正常工作时不需要利用磁场的是(　 　) A．回旋加速器 B．磁电式电流表 C．磁流体发电机 D．避雷针 2．(多选)如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则(　 　) A．若电子沿轨迹Ⅰ运动，则v0> B．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则v0> C．若电子沿轨迹Ⅰ运动， 则v0< D．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则v0< 3．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，分别和高频交流电源相连接，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。下列关于回旋加速器说法正确的是(　 　) A．带电粒子从磁场获得能量 B．增大匀强电场，粒子射出时速度增大 C．增大匀强磁场，粒子射出时速度增大 D．因为洛伦兹力不做功，粒子射出时的速度与磁场无关 4．磁流体发电机是利用洛伦兹力的磁偏转作用发电的。如图所示，A、B是两块处在磁场中互相平行的金属板，一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离，产生大量的带等量异种电荷的粒子)射入磁场。下列说法正确的是(　 　) A．B板是电源的正极 B．A板是电源的正极 C．电流从上往下流过电流表 D．等离子体中带正电荷的粒子受到竖直向上的洛伦兹力 5．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定，磁场的磁感应强度为B，质子在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，若换作α粒子(α粒子带正电，其电荷量为质子的2倍，质量为质子的4倍)在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度改变为(　 　) A．B B．B C．2B D．B 6．如图所示为速度选择器装置，电场强度为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直，一带电荷量为＋q、质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是(　 　) A．若带电粒子带电荷量为＋2q，粒子将向下偏转 B．若带电粒子带电荷量为－2q，粒子仍能沿直线穿过 C．若带电粒子速度为2v，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增大 D．若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 7．如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积)。已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于q的表达式正确的是(　 　) A．q＝ B．q＝ C．q＝ D．q＝ 8．(多选)关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是(　 　) A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极 C．图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是v＝ D．图丁是质谱仪的主要原理图，其中H、H、H在磁场中偏转半径最小的是H 9．有一个辐向分布的电场，距离O相等的地方电场强度大小相等，有一束粒子流通过电场，又垂直进入一匀强磁场，则运动轨迹相同的粒子，它们具有相同的(　 　) A．质量 B．电荷量 C．比荷 D．动能 10．(多选)用同一回旋加速器加速甲、乙两种不同的粒子，加速电压大小一定、匀强磁场的磁感应强度大小一定，加速甲粒子时，加速电压的变化周期为T1，加速乙粒子时，加速电压的变化周期为T2，已知T1>T2，则甲粒子相对于乙粒子(　 　) A．比荷小 B．获得的最大速度大 C．在磁场中运动的时间长 D．被加速的次数少 11．(多选)如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上，下列说法正确的有(　 　) A．电子从N到P，电场力做正功 B．N点的电势高于P点的电势 C．电子从M到N，洛伦兹力不做功 D．电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力 二、非选择题 12．质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图。设粒子质量为m、电荷量为q，从S1无初速度释放进入电场，加速电场电压为U，之后垂直磁场边界进入匀强磁场，磁感应强度为B。(不计粒子重力) (1)打在底片上的位置到S3的距离多大？ (2)粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？