(课件)高效作业 第一章 4 质谱仪与回旋加速器-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

高效作业7 [4　质谱仪与回旋加速器] [A级　新教材落实与巩固] 1．质谱仪的原理如图所示，离子源S产生一个质量为m、电荷量为q的正离子，离子产生出来时的速度很小，可以认为是静止的。离子产生出来后经过电压U加速，进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，沿着半圆周运动最后到达照相底片P上，测得它在P上的位置到入口处S1的距离为x。若某离子通过上述装置后，测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x，则下列说法正确的是(　　) A．离子的质量一定变大 B．加速电压U一定变大 C．磁感应强度B一定变大 D．离子所带电荷量q可能变小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 3．关于下列四幅图的说法正确的是(　　) A．图甲是回旋加速器的示意图，要想使带电粒子获得的最大动能增加，可增大加速电压 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，若带电粒子(不计重力)能自左向右沿直线匀速通过速度选择器，那么也能自右向左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S3，说明粒子的比荷越大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 甲 乙 丙 丁 D 4．质谱仪的工作原理如图所示。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大小和电场强度大小分别为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下方有磁感应强度大小为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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D．粒子打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的比荷越大 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ABD 7．1932年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　) A．离子从磁场中获得能量 B．电场的周期随离子速度增大而增大 C．离子由加速器的中心附近进入加速器 D．当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速电荷量q相同的离子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 8．一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，其间的加速电场的电场强度大小恒定，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。关于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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C 9．(多选)如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。下列说法正确的是(　 　) A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压 U越高，则质子的能量E将越大 B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变，D形盒 半径R越大，则质子的能量E将越大 C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压 U越高，则质子在加速器中的运动时间将越长 D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，则质子在加速器中的运动时间将越短 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 BD 10．回旋加速器工作原理示意图如图所示。置于真空中的D形盒之间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略。匀强磁场与盒面垂直，粒子在磁场中运动周期为TB，两D形盒间的狭缝中的交变电压周期为TE。若不考虑相对论效应和粒子重力的影响，则下列判断正确的是(　　) A．TB＝0.5TE　 B．TB＝2TE C．粒子从电场中获得动能 D．粒子从磁场中获得动能 1