1.4 质谱仪与回旋加速器 培优练习 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（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21日 1.4《质谱仪与回旋加速器》培优训练 编写说明：《培优训练》旨在提升学生的分析问题处理问题的能力，适合尖子班使用 1.关于回旋加速器加速带电粒子使其所获得的能量，下列说法正确的是（   ） ①与加速器的半径有关，半径越大，能量越大 ②与加速器的磁场有关，磁感应强度越大，能量越大 ③与加速器的电场有关，电场强度越大，能量越大 ④与带电粒子的质量、电量均有关，质量和电量越大，能量越大． A. ①②                      B. ①③                           C. ①②④                             D. ①②③④ 2.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，其中磁感应强度恒定．质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场．若某种2价正离子在入口处从静止开始被加速电场加速，为使它经同一匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将加速电压减小到原来的 倍．此离子和质子的质量比约为（   ） A. 6                               B. 12                              C. 24                                         D. 144 3.1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（   ） A. 该束带电粒子带负电                                           B. 速度选择器的P2极板带正电 C. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越小       D. 在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小 4.在两平行金属板间，有如图所示的相互正交的匀强电场和匀强磁场，α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从做向右射入时，恰好能沿直线匀速通过，若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向从左向右射入时，电子将（   ） A. 不偏转                  B. 向上偏转              C. 向下偏转                   D. 向纸内或纸外偏转 5.速度相同的一束粒子，由左端射入速度选择器后，又进入质谱仪，其运动轨迹如图 所示，则下列说法中正确的是（   ） A. 该束带电粒子带负电 B. 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 C. 若保持 B2不变，粒子打在胶片上的位置越远离狭缝 S0 ， 粒子的比荷  越小 D. 若增大入射速度，粒子在磁场中轨迹半圆将变大 6.如图是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核（q1、m1）和氦核（q2、m2）．已知q2=2q1 ， m2=2m1 ， 下列说法中正确的是（   ） A. 它们的最大速度相同                                            B. 它们的最大动能相同 C. 仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能          D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 7．一种改进后的回旋加速器示意图如图所示。在两个中空的半圆金属盒内，位于D形盒一侧有一长度较小、宽度忽略不计的窄缝A、C，其间的加速电场场强大小恒定，电场被限制在A、C间，与A、C平行的两虚线之间无电场。D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的磁场做匀速圆周运动。恰好从P0点再进入加速电场加速，如此对粒子多次加速。对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是(　　) A．加速电场的方向需要做周期性的变化 B．加速后粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关 C．带电粒子每运动一周被加速一次 D．带电粒子每运动一周直径的变化量相等，即P1P2等于P2P3 8．带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．v甲<v乙<v丙 B．v甲＝v丙<v乙 C．电场力对丙做正功，动能增大 D．电场力对甲做正功，动能增大 9．[多选]如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量