2025人教版高中物理选择性必修第二册强化练习题（有解析）--4　质谱仪与回旋加速器

中小学教育资源及组卷应用平台 2025人教版高中物理选择性必修第二册 第一章　安培力与洛伦兹力 4　质谱仪与回旋加速器 基础过关练 题组一　质谱仪 1.(教材习题改编)A、B是两种同位素的原子核,它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比,使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速,然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场,打到照相底片上。从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08∶1。则 (　　) A.A、B的质量之比为1.08∶1 B.A、B的质量之比为1∶1.08 C.A的动量小于B的动量 D.A的动量大于B的动量 2.(2024浙江杭州期中)如图,有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的 (　　) A.动能　　　　B.质量　　　　C.电荷　　　　D.荷质比 3.如图所示,一束含不同离子的离子束,经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场并分裂为A、B两束,则 (　　) A.A束离子的比荷一定大于B束离子的比荷 B.A束离子的动量一定等于B束离子的动量 C.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 D.若仅将离子束电性改为相反,则离子束不能顺利通过速度选择器 题组二　回旋加速器 4.(教材习题改编)回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。下列说法正确的是 (　　) A.回旋加速器是靠磁场加速的 B.若磁感应强度B增大,交流电源频率必须适当增大才能正常工作 C.仅升高加速电压,粒子出D形盒的速度将变大 D.仅升高加速电压,粒子出D形盒的速度将变小 5.(多选题)(2024福建南平期末)如图是回旋加速器的结构示意图,回旋加速器主要由两个半圆形的中空铜D形盒构成,两盒间留有一狭缝,置于真空中。匀强磁场B垂直穿过盒面,由高频振荡器产生的交流电压加在两盒间的狭缝处。关于回旋加速器,下列说法正确的是 (　　) A.图中两D形盒内所加磁场使粒子发生偏转 B.图中两D形盒间所加电场使粒子发生偏转 C.粒子在磁场中的运动周期随粒子速度的增大而减小 D.图中D形盒的半径越大,同一粒子最终获得的动能越大 能力提升练 题组一　涉及质谱仪的计算问题 1.(多选题)(2024天津北辰阶段测试)如图所示为质谱仪的工作原理图,质谱仪由加速电场、速度选择器(磁场方向垂直纸面)和偏转磁场构成。四种电荷量相等、电性相同、质量不同的粒子a、b、c、d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场(粒子a、b、c的初速度相同),四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置,粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是 (　　) A.粒子可能带负电 B.速度选择器中磁场的方向垂直纸面向外 C.粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度 D.粒子d的质量大于粒子c的质量 2.(经典题)(2023山东日照期末)如图所示为一种质谱仪原理图,由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线(图中虚线圆弧)的半径为R,通道内存在均匀辐射状电场,中心线处的电场强度大小为E,磁分析器中有垂直纸面向外、范围足够大的有界匀强磁场。让氢元素的两种同位素的原子核氕核H)和氘核H)分别从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由P处垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上。不计粒子重力,下列说法正确的是 (　　) A.加速电场的电压应满足U=ER B.氕核和氘核会打在胶片上的同一位置 C.氕核和氘核打到胶片的位置到狭缝P的距离之比为1∶ D.氕核和氘核打到胶片的位置到狭缝P的距离之比为1∶ 3.(2023北京西城期末)一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量为q、质量为m的正离子,从容器A下方的小孔飘入电压为U的加速电场,其初速度可视为0。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与 ... ...