第1章 第4节 第2课时 质谱仪和回旋加速器-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册教用课件(教科版)

课后达标检测 1 √ 课后达标检测 4 5 6 7 8 1 9 2 3 课后达标检测 4 5 6 7 8 1 9 2 3 √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 解析：质子和α粒子都带正电荷，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，A错误； 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 3.质谱仪是分析同位素的重要工具，质谱仪原理示意图如图所示。某种元素的两种同位素原子核从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场；加速后垂直进入匀强磁场中，最后打在照相底片D上，形成两条质谱线a、b。设a、b对应的原子核质量分别为ma、mb，进入磁场时速率分别为va、vb，下列判断正确的是(　　) A．ma<mb　　　　　　 B．ma>mb C．va>vb D．va＝vb √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4.(多选)如图所示为回旋加速器的示意图，用回旋加速器加速某带电粒子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T。设D形盒半径为R，不计粒子在两极板间运动的时间，则下列说法正确的是(　　) A．粒子在磁场中被加速 B．粒子在电场中被加速 C．被加速的粒子做圆周运动的周期越来越大 D．粒子的最大动能与交流电源的电压U无关 √ √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 解析：由于粒子在磁场中所受的洛伦兹力不做功，可知磁场的作用是偏转，粒子在电场中被加速，故A错误，B正确； 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 5.(2024·河北邯郸联考)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的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是(　　) A．带电粒子在磁场中运动的周期和交变电流的周期相等 B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D．不改变磁场的磁感应强度和交变电流的频率，该回旋加速器也能用于加速α粒子 √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 解析：回旋加速器的工作原理是带电粒子在回旋加速器中，靠电场加速，磁场偏转，其在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故A正确； 考虑到狭义相对论，任何物体速度不可能超过光速，C错误； 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 7.(2024·江苏镇江统考期中)粒子从A点飘入回旋加速器，在电场中开始加速，下列选项图中虚线描绘粒子连续经过D1盒中的轨迹，可能正确的是(　　) √ 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (1)粒子离开加速器时的动能Ek； 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (2)粒子从飘入狭缝至动能达到Ek所需的时间t。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (1)判断粒子的电荷属性。 解析：根据粒子在磁场中的偏转方向结合左手定则可知粒子带正电。 答案：正电 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (2)求粒子经加速电场加速后的速度v1。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (3)求P1和P2两金属板间匀强电场的电压U2。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 (4)求经S3垂直进入的匀强磁场的磁感应强度B2。 4 5 6 7 8 9 2 3 1 课后达标检测 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有qvB＝m，T＝，解得T＝，可知，当粒子不变，磁感应强度不变时，被加速的粒子在磁场中做圆周运动的周期不变，故C错误； 解析：粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝ 设粒子被加速n次后动能为Ek，则有Ek＝nqU0解得n＝ 因粒子每加速一次后都要经磁场运动半个圆周，则粒子从飘入狭缝至动能达到Ek共经历了n次半个圆周的运动，故在磁场中运动的总时间t＝n＝。 $