1.4质谱仪和回旋加速器-【基础+素养提升】2023-2024学年高中物理必刷300题（人教版2019选择性必修第二册）

高中物理基础300题之必修二 1.4质谱仪和回旋加速器 一、刷基础 1．在如图所示的空间中，存在匀强电场，同时存在沿x轴负方向的匀强磁场。一电子在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动。据此可以判断出（　　） A．电场沿z轴负方向，运动过程中电子的电势能不变 B．电场沿z轴负方向，运动过程中电子的电势能增大 C．电场沿x轴正方向，运动过程中电子的电势能不变 D．电场沿x轴正方向，运动过程中电子的电势能增大 2．19世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20、氖-22，这两种粒子在质谱仪磁场部分运动时轨道半径的大小情况是（　　） A．氖-20更大 B．氖-22更大 C．一样大 D．不能判断 3．如图所示为磁流体发电机原理图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体喷入磁场，A、B两板间便产生电压从而向外供电，下列说法正确的是（    ） A．A板为发电机正极 B．发电机能量来源于磁场能 C．仅提高喷射的速度发电机电动势增大 D．仅减小金属板间距发电机电动势增大 4．如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。质量相同的可看做质点的甲、乙两个小球，甲球不带电、乙球带负电。现将两个小球在轨道AB上分别从相同高度处由静止释放，都能通过圆形轨道最高点，则（　　） A．经过圆形轨道最高点时，甲球的速度比乙球小 B．经过圆形轨道最高点时，甲球的速度比乙球大 C．经过轨道最低点时，乙球对轨道的压力大于甲球对轨道的压力 D．经过轨道最低点时，甲、乙两球对轨道的压力大小相等 5．如图所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R，已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．液滴带正电 B．液滴受到重力、电场力、洛伦兹力、向心力作用 C．液滴所受合外力为零 D．液滴比荷 6．速度选择器是质谱仪的重要组成部分，由两块平行金属板构成，工作时在两板上加一定电压，同时在两板间垂直于电场方向上加一匀强磁场。电场和磁场的联合作用，从各种速率的带电粒子中选择出具有一定速率的粒子。已知所加的电压为U，磁感应强度为B，板间距为d，板的长度为L。下列说法正确的是（　　） A．两板间的匀强电场的场强 B．筛选出的运动粒子的速率 C．只能筛选特定速率的正粒子，不能筛选特定速率的负粒子 D．筛选出的粒子是沿PQ做匀加速直线运动 7．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．仅增大狭缝间的加速电压，则同一粒子射出加速器时的动能增大 B．仅增大磁场的磁感应强度且使电场变化周期与粒子做圆周运动周期相同，则同一粒子射出加速器时的动能增大 C．仅增大D形金属盒的半径，则同一粒子射出加速器时的速度不变 D．比荷不同的粒子也可用同一加速器进行加速 8．某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交（磁场方向未画出），磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m、电荷量为的粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，下列说法正确的是（    ） A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 B．粒子经加速器加速后的速度大小为 C．速度选择器两板间电压为 D．粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 9．（多选）粒子风洞T-2是国之重器，是民族复兴之器如图甲所示是风洞用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（　　） A．在图像中应有 B．加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大 C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积 10．（多选）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d，水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到金属板上，忽略边缘