1.4 质谱仪与回旋加速器-【学霸题中题】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版)

第4节质谱仪与回旋加速器 白题基础过关 限时：35min 题型1速度选择器 进入后动能将逐渐增大 1.(2023·江西上饶期中)下列结构能成为速度 D.电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点 选择器的是 进入后动能将逐渐减小 题型2质谱仪 4.(2023·浙江杭州二中质检)如图所示为质谱 仪的示意图.电荷量和质量不同的离子从电离 室A中“飘”出，从缝S,进入电势差恒定的加 速电场中加速，然后从S,垂直进入匀强磁场 B中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上 已知质子从静止开始被加速电场加速，经磁 2.(2023·福建漳州期中)一束几种不同的正离 场偏转后打在底片上的P点，某二价正离子 子，垂直射人正交的匀强磁场和匀强电场区 从静止开始经相同的电场加速和磁场偏转 域里，离子束保持原运动方向未发生偏转.接 后，打在底片上的Q点，已知QS,=12PS3,则 着进入另一匀强磁场，发现这些离子分成几 离子质量和质子质量之比为 ( 束如图.对这些离子，可得出结论 A.它们的速度一定不相同 B.它们的电量一定不相同 C.它们的质量一定不相同 D.它们的荷质比一定不相同 B 3.(2024·河南平顶山质检)如图所示，速度选 择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的 A.12 B.24 C.144 D.288 匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直于纸面 5.(2023·福建莆田一中质检)速度相同的一束 向里.一电荷量为+q的粒子以速度从S点进 粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其 入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过.不计 运动轨迹如图所示，其中3S,A=2S,C,则下列 粒子重力，下列说法可能正确的是 说法正确的是 x×B× A.电荷量为-g的粒子以速度v从S点进入后 XB× 将向下偏转 B.电荷量为+2g的粒子以速度v从S点进入 后将做类似平抛的运动 C.电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点 A.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 选择性必修第二册：RJ黑白题022 B.甲束粒子的比荷小于乙束粒子的比荷 C.两粒子加速次数之比为1：2 C.能通过狭缝S,的带电粒子的速率等于反 E D.两粒子在回旋加速器中的加速周期相等 9.(2023·江苏淮安期中)加速器在核物理和粒 D.若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙 子物理研究中发挥着巨大作用，回旋加速器 两束粒子的质量比为3：2 是其中的一种.如图1所示为回旋加速器的工 6.（2022·重庆八中质检) 作原理示意图，它由两个铝制“D”形金属盒组 如图所示为质谱仪结构 底片 成，两个“D”正中间有一条狭缝，两个“D”形 简图，质量数分别为40和 盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上.在 46的正二价钙离子先经 D,盒中心A处有粒子源，它发出的粒子（初速 过电场加速（初速度忽略不计），接着进人匀 度可视为零)经狭缝电场加速后，进人D2盒 强磁场，最后打在底片上.实际加速电压通常 中.已知磁场的磁感应强度大小为B,高颗交 不是恒定值，而是有一定范围.若加速电压取 变电源的电压为U,两个“D”形盒的半径为 值范围为(U-△U,U+△U),两种离子打在底片 R,粒子质量为m,电荷量为+g.忽略狭缝宽度 上的区域恰好不重叠，则A'的值约为( 和粒子在缝隙间的运动时间，不考虑相对论 效应和重力作用.求： A.0.07 B.0.10 (1)粒子离开加速器时获得的最大动能Em; C.0.14 D.0.17 (2)粒子在回旋加速器中运动的时间： 题型3回旋加速器 (3)某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出 7.(多选)回旋加速器是加速带电 了如图2所示的轨迹图，他认为两个D形 粒子的装置，其核心部分是分别 盒中粒子加速前后相邻轨迹间距△d是相 与高频交流电源相连接的两个 等的.请通过计算分析该轨迹是否合理？ D形金属盒，两盒间的狭缝中形 若不合理，请描述合理的轨迹其间距会有 成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时 怎样的变化趋势。 都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒 底面的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒 子射出时的动能，重力不计，下列说法中正确 的是 ( A.增加交流电的电压B.增大磁感应强度 图2 C.改变磁场方向 D.增大加速器的半径 8.(2022·福建莆田十五中期 中)回旋加速器是高能物理 研究中常用的仪器，它的工 作原理如图所示，如果将加 速的粒子由H换成He,不考虑相对论的影 响，下列说法正确的是 A.两粒子的最大动能之比为1：2 B.两粒子加速次数之比为2：1 第-章黑白题023 黑题应用提优练 张时：20mir 1.如图所示为质谱仪的工 其中盒缝间的加速电场 作原理图，在容器A中存 场强恒定，且被限制在A、 在若干种电荷量q相同 C板间，带电粒子从P。处 而质量m不同的带电粒 以速度。沿电场线方向