1.4质谱仪与回旋加速器 同步练习-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

1.4质谱仪与回旋加速器 同步练习 一、单选题 1.年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和科学设备中不考虑相对论效应，关于回旋加速器的下列说法，正确的是(    ) A. 电场和磁场同时用来加速带电粒子 B. 只有电场用来加速带电粒子 C. 提高加速电场的电压，可以使带电粒子离开加速器时获得的动能增大 D. 一带电粒子不断被加速的过程中，交变电流的频率也要不断增加，以保证粒子每次都能恰好被加速 2.粒子和质子在同一点由静止出发，经过相同的加速电场后，进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动。已知粒子和质子的质量之比：：，电荷量之比：：则它们在磁场中做圆周运动的周期之比：为(    ) A. ： B. ： C. ： D. ： 3.如图为质谱仪的原理图，若同一束粒子沿极板、的轴线射入电磁场区域，由小孔射入右边的偏转磁场中，运动轨迹如图所示，不计粒子重力，下列相关说法中正确的是(    ) A. 速度选择器的极板带负电 B. 该束带电粒子带正电 C. 在磁场中运动半径越大的粒子，速度越大 D. 在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越大 4.如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片平板下方有强度为的匀强磁场．下列表述错误的是(    ) A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C. 能通过的狭缝的带电粒子的速率等于 D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的荷质比越小 5.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示，一带电粒子从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，然后经沿着与磁场方向垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上，测得该粒子在磁场中运动的轨道半径为，则该粒子的比荷为(    ) A. B. C. D. 6. 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源两极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于方向垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是(    )  A. 减小磁场的磁感应强度 B. 增大匀强电场间的加速电压 C. 增大形金属盒的半径 D. 减小狭缝间的距离 7.图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核和氦核。下列说法正确的是(    ) A. 它们的最大速度相同 B. 它们的最大动能相同 C. 两次所接高频电源的频率可能不相同 D. 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 8.质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具。如图所示，带电粒子从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片上。现有某种元素的三种同位素的原子核由容器进入质谱仪，最后分别打在底片、、三个位置。不计粒子重力。则打在处的粒子(    ) A. 质量最小 B. 比荷最小 C. 动能最小 D. 动量最小 9.如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的处开始加速已知形盒的半径为，磁场的磁感应强度为，高频交变电源的电压为、频率为，质子质量为、电荷量为，下列说法正确的是(    ) A. 质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压成正比 B. 质子在盒中做匀速圆周运动的最小个半圆的半径之比为 C. 若忽略在电场中的运动时间，质子在回旋加速器中的运动时间为 D. 若不改变磁感应强度和交变电源频率，该回旋加速器也能加速质量为，电荷量为的氚核 10.如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度沿直线穿过相互垂直的匀强电场电场强度为和匀强磁场磁感应强度为的重叠区域，然后通过狭缝垂直进入另一匀强磁场磁感应强度为，最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是(    ) A. 该束粒子带负电 B. 板带负电 C. 粒子的速度满足关系式 D. 在磁感应强度为的磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比越小 11.如图所示，在容器中有同一种元素的两种同位素正粒子，它们的初速度几乎为，粒子可从容器下方的小孔飘入加速电场，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后第一种同位素粒子打到照相底片上的点图中未标出，第二种同位素粒子打到照相底片上的点图中未标出。不计同位素粒子重力。量出点、点到的距离分别为、，则第一种与第二种同位素粒子