热点36 质谱仪和加速器 --高考物理50热点冲刺精练（名师解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 2024高考物理50热点冲刺训练 热点36 质谱仪和加速器 1. （2024黑龙江重点高中质检）速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B. 甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C. 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D. 若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3:2 【参考答案】B 名师解析】．根据左手定则可判断甲束粒子带负电，乙束粒子带正电，故A错误； 在磁场中由洛伦兹力充当向心力有，可得，通过速度选择器的两束粒子速度相同，由洛伦兹力等于电场力可得，解得，而根据，可知两束粒子在磁场中运动的轨迹半径之比为，由此可知甲、乙两束粒子的比荷比为，故B正确，C错误； 由两粒子的比荷比，可知，若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为，故D错误。故选B。 2. （2024江苏南京大厂高中质检） 以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（　　） A. 甲图为回旋加速器，增加电压U可增大粒子的最大动能 B. 乙图为磁流体发电机，可判断出A极板比B极板电势低 C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的电荷量相同 D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动 【参考答案】B 【名师解析】 甲图为回旋加速器，粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力 得 对于同一个粒子，增大磁感应强度和加速器半径可以增大其速度，从而增大其动能，与电压无关。故A错误； 乙图为磁流体发电机，根据左手定则可以判断，带正电的粒子向B极板聚集，故B极板为正极，A极板比B极板电势低，故B正确； 丙图为质谱仪，粒子由加速电场加速粒子，有 做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力 联立解得 粒子经过相同得加速电场和偏转磁场，所以打到同一位置的粒子的比荷相同。故C错误； 丁图的速度选择器，粒子只能从左向右运动才符合原理。比如带正电的粒子进入时，洛伦兹力向上，电场力向下才能受力平衡。故D错误。 3. （2024安徽名校联盟期末） 如图所示，一质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器构成。静电分析器通道的圆弧中心线半径为R，通道内有均匀辐向电场，中心线处的电场强度大小为E；半圆形磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。要让质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力），由静止开始从M板经加速电场加速后，沿圆弧中心线通过静电分析器，再由P点垂直磁场边界进入磁分析器，最终打到胶片上，则（　　） A. 加速电场的电压U需满足的关系为 B. 若，则M板电势低于N板电势，辐向电场的方向由圆心指向圆外，且磁分析器中磁场方向垂直于纸面向外 C. 电荷量相同的粒子都能打在胶片上的同一点 D. 粒子打在胶片上的位置Q到P点的距离为 【参考答案】D 【名师解析】．设离子进入静电分析器时速度为，离子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律得 离子在加速电场中加速的过程中，由动能定理得 解得 ，故A错误； 由题意可知，若，则加速电场的M板电势低于N板电势，辐向电场的方向由圆心指向圆外，负离子刚进入磁分析器时所受洛伦兹力竖直向下，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向里，故B错误；由A分析知，静电分析器通道中心线半径 R与离子质量、电量无关，所以不同粒子经相同加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器。离子在磁分析器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得， 磁分析器P点到Q点的距离 即打在胶片上的距离与粒子的质量和电荷量有关，则电荷量相同的粒子，若质量不同，不能打在胶片上的同一点，故C错误，D正确。 4. ... ...