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课件网) 第1章 第3节 洛伦兹力的应用 1 2 3 4 5 6 7 A 级 必备知识基础练 1.如图所示,回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒面的匀强磁场中,a、b分别与高频交流电源两极相连接,下列说法正确的是( ) A.离子从磁场中获得能量 B.带电粒子的运动周期是变化的 C.离子由加速器的中心附近进入加速器 D.增大金属盒的半径,粒子射出时的最大动能不变 C 1 2 3 4 5 6 7 解析 离子在回旋加速器中从电场中获得能量,带电粒子的运动周期是不变的,选项A、B错误;离子由加速器的中心附近进入加速器,增大金属盒的半径,粒子射出时的最大动能增大,选项C正确、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生一个质量为m,电荷量为q的正离子,离子产生出来时的速度很小,可以看作是静止的,离子产生出来后经过电压U加速,进入磁感应强度为B的匀强磁场,沿着半圆运动而达到记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处S1的距离为x,则下列说法正确的是( ) 1 2 3 4 5 6 7 A.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明离子的质量一定变大 B.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明加速电压U一定变大 C.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明磁感应强度B一定变大 D.若某离子经上述装置后,测得它在P上的位置到入口处S1的距离大于x,则说明离子所带电荷量q可能变小 答案 D 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 3.回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比。 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 B 级 关键能力提升练 4.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为( ) A.11 B.12 C.121 D.144 D 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 5.(2023江苏南通期末)回旋加速器的示意图如图所示,交变电压u大小和频率保持不变,磁场B的磁感应强度大小可以调节。用该装置分别对质子 A.1∶8 B.1∶4 C.1∶2 D.1∶1 B 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 6.回旋加速器D形盒中央为质子流,D形盒的交变电压为U,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,质子质量为m,电荷量为e。求: (1)质子最初进入D形盒的动能。 (2)质子经回旋加速器最后得到的动能。 (3)交流电源的频率。 1 2 3 4 5 6 7 解析 (1)质子在电场中加速,由动能定理得Ek=eU。 1 2 3 4 5 6 7 7.一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上。已知放置底片的区域MN=l,且OM=l。某次测量发现MN中左侧 区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧 区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。 (1)求原本打在MN的中点P的离子质量m; (2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速 电压U的调节范围。 1 2 3 4 5 6 7 1 2 ... ...
