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

山东省聊城第三中学高二物理 编写： 审核： 使用时间：2023年12月26日 1.4《质谱仪与回旋加速器》分类练习 编写说明：本文档将《磁场对运动电荷的作用力》试题类型分为：质谱仪、回旋加速器、带电粒子在复合场中运动的简单问题三个类型进行了编写，内容基础，难度较低，适合课堂练习 类一、质谱仪 1．判断正误。 (1)质谱仪中的加速电场使粒子获得速度。( ) (2)质谱仪中的磁场使带电粒子偏转打在照相底片上。( ) (3)利用质谱仪可以测得带电粒子的比荷。( ) (4)在某一质谱仪中，若不同粒子飘入加速电场后到达底片的不同点，它们的质量一定不同。( ) 2．质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理如图所示，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，然后利用相关规律计算出带电粒子质量。虚线为某粒子运动轨迹，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．若只减小加速电压U，则半径r变大 D．若只减小入射粒子的质量，则半径r变小 3.(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比,Ⅱ中的电子(　　) A.运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍 B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C.做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍 D.做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等 4.如图所示,粒子源P会发出电荷量相等的带电粒子。这些粒子经装置M加速并筛选后,能以相同的速度从a点垂直于磁场方向沿ab射入正方形匀强磁场abcd。粒子1、粒子2分别从ad中点和c点射出磁场。不计粒子重力,则粒子1和粒子2(　　) A.均带正电,质量之比为4∶1 B.均带负电,质量之比为1∶4 C.均带正电,质量之比为2∶1 D.均带负电,质量之比为1∶2 5．质谱仪测定带电粒子质量的装置示意图如图所示。速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直于纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1射入速度选择器中，若m甲＝m乙<m丙＝m丁，v甲<v乙＝v丙<v丁，在不计重力的情况下，打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是(　　) A．甲、乙、丙、丁　　　　　 B．甲、丁、乙、丙 C．丙、丁、乙、甲 D．甲、乙、丁、丙 6．质谱仪的工作原理示意图如图所示。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内正交的匀强磁场和匀强电场的磁感应强度和电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是(　　) A．该带电粒子带负电 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大 类二、回旋加速器 7．判断正误。 (1)回旋加速器加速电场的周期可以不等于粒子的回旋周期。( ) (2)回旋加速器的半径越大，带电粒子获得的最大动能就越大。( ) (3)利用回旋加速器加速带电粒子，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R。( ) (4)回旋加速器中带电粒子的动能来自于磁场。() 8．[多选]一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示。D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q，则下列说法正确的是(　　) A．D形盒之间交变电场的周期为 B．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 C．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 D．质子离开加速器时的动能与R成正比 9..(多选)一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直于D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连。设质子的质量为m、电荷量为q,则下列说法正确的是(　　) A.D形盒之间交变电场的周期为 B.质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 C.质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 D.质子离开加速器时的最大动能与R成正比 11.两个相同的回旋加速器,分别接在加速电压为U1和U2的高频电源上,且U1>U2,两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t1和t2,获得的最大动能分别为Ek1和Ek2,则(　　) A.t1<t2,Ek1>Ek2 B.t1=t