1.4质谱仪与回旋加速器（同步作业）-【鼎力课堂】2023-2024学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019选择性必修第二册）

第4节　质谱仪与回旋加速器 一、质谱仪 1．质谱仪的工作原理如图所示，大量带正电的粒子，从容器A下方小孔飘入加速电场，从飞出后，经沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，最后打到照相底片D上。则粒子打到底片时，距越远的粒子（　　） A．速度越大 B．动量越大 C．动能越小 D．比荷越小 2．如图为某一类型质谱仪的结构示意图，在两平行电极板间有一匀强电场，电场强度为E，在电极板的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能让没有偏向的带电粒子穿过，整个仪器置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。一带电粒子由电极板的左端，对准小孔、平行于电极板射入，从小孔射出后，粒子打在板上距离小孔为d的位置，忽略粒子重力，则此粒子的比荷为（    ） A． B． C． D． 2、 回旋加速器 3．如图是回旋加速器的工作原理图，D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加在狭缝间的交变电压大小为U。质量为m，电荷量为+q的粒子从D形金属盒的中央O处飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中加速运动的时间。下列说法正确的是（　　） A．粒子的加速次数与U无关 B．粒子被加速后的最大速度与U、B均无关，只与D形金属盒半径R有关 C．粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为 D．粒子在狭缝中运动的总时间为 4．如图，回旋加速器两个D形金属盒分别与高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源A位于盒的圆心，两D形盒的半径为，两盒间的狭缝很小。粒子源释放的粒子电荷量为，质量为，下列说法正确的是（　　） A．所接交流电源的频率 B．粒子加速后获得的最大动能 C．若增大两盒间的加速电压，则粒子离开出口时的动能也增大 D．若两盒间加速电压为U，则粒子从释放到离开出所需时间为 5．同位素质谱仪是用来分离和检测不同同位素的专用仪器，如图是同位素质谱仪结构示意图，电离室A中产生质量不同、带电量相同的两种离子，它们从电离室A下方小孔不断飘入电压为U的加速电场中，沿直线垂直磁场进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在照相底片D上。由于实际加速电压在范围内有微小变化，离子打到底片上是一个区域，因而这两种离子在底片D上的落点可能会发生重叠。离子初速度及重力不计，下列说法正确的有（　　） A．两种离子都带负电荷 B．打到底片上P区域的离子比荷较大 C．若一定，U越大越容易发生重叠 D．若U一定，越大越容易发生重叠 6．如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的，相对应的三个粒子的质量分别为（粒子的质量均未知），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（　　） A．如果板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向外 B．打在位置的粒子速度最大 C．打在位置的粒子质量最小 D．如果，则 7．2023年9月日本向太平洋排放核废水引起了我国的强烈抗议，核废水中包含了具有放射性的碘的同位素，利用质谱仪可分析碘的各种同位素，如图所示，电荷量均为q的带正电的和，质量分别为和，它们从容器A下方的小孔进入电压为U的加速电场（初速度忽略不计），经电场加速后从小孔射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上．下列说法正确的是（    ） A．磁场的方向垂直于纸面向外 B．在磁场中做圆周运动的半径更小 C．与在磁场中运动的时间差值为 D．打到照相底片上的与之间的距离为 8．如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由粒子源、加速电场、静电分析器和磁分析器组成。加速电场的加速电压为，半圆形通道内有方向指向圆心的均匀电场，在中心线处的电场强度大小为；磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外，磁感应强度为的范围足够大的有界匀强磁场，其上边界与静电分析器的下边界重合。由粒子源发出一个质量为、电荷量为的粒子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后沿垂直静电分析器左侧边界的方向进入并沿中心线通过静电分析器，由点进入磁分析器中，最终打到胶片上的点。下列说法正确的是（　　） A．加速电场的极板比极板的电势高 B．磁分析器中点到点的距离 C．只有比荷等于的带正电粒子经加速电压加速后才可以沿通道中心线通过静电分析器，进入磁分析器 D．若某次使用时，磁场的上边界绕点逆时针转了，质量为、电荷量为的粒子最终将打到胶片上的点 9．质谱仪可以测定有机化合物分子结构，现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示，有机物的气体分子从样品室注入离子化室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或