1.4 质谱仪与回旋加速器——高二物理人教版（2019）选择性必修二同步课时作业（含解析）

1.4 质谱仪与回旋加速器———高二物理人教版（2019）选择性必修二同步课时作业 一、选择题（8-11题为多选题） 1.19世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了质谱仪，并用质谱仪发现了氖-20、氖-22，这两种粒子在质谱仪磁场部分运动时轨道半径的大小情况是( ) A.氖-20更大 B.氖-22更大 C.一样大 D.不能判断 2.用质谱仪测量带电粒子的比荷，其原理如图所示，A是粒子源，释放出的带电粒子（不计重力）经小孔飘入电压为U的加速电场（初速度可忽略不计），加速后经小孔进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后打在照相底片上的D点.测得D点到的距离为d，则该粒子的比荷等于( ) A. B. C. D. 3.磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是( ) A.甲中回旋加速器，加速电压越大，带电粒子的最大动能越大 B.乙中比荷为的粒子在质谱仪C区域中运动的半径 C.丙中自由电荷为电子的霍尔元件有如图所示电流和磁场时，N侧电势低 D.丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压大小 4.如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强度为B，用来加速质量为m、电荷量为的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大动能后射出，下列说法正确的是( ) A.增大交变电压U，质子的最大动能变大 B.增大交变电压U，质子在加速器中运行时间将不变 C.下半盒内轨道半径之比（由内到外）为 D.质子第2次进入上半盒的轨迹圆心在第1次进入上半盒的轨迹圆心的右侧 5.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖，其原理如图所示，置于真空中的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忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是( ) A.带电粒子由加速器的边缘进入加速器 B.被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 C.质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比 D.该加速器加速质量为4m、电荷量为的α粒子时，交流电频率应变为 6.如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，其中丙的磁感应强度大小为B、电场强度大小为E，下列说法正确的是( ) A.甲图要增大粒子的最大动能，可减小磁感应强度 B.乙图可判断出A极板是发电机的正极 C.丙图中粒子沿直线通过速度选择器的条件是 D.丁图中若导体为金属，稳定时C板电势高 7.在垂直于纸面向里的匀强磁场中有一个粒子源，可以发射不同比荷，不同速度的带正电粒子。已知所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等。粒子源每发射一个粒子后，间隔逆时针旋转90度发射下一个粒子。发现发射的第一个粒子在回到初始位置之前和第四个粒子在回到初始位置之前在磁场中恰好相碰。若第一个粒子发射的初速度为v，质量为m，电荷量为q，，则第四个粒子的速度为( ) A.2v B.4v C.6v D.8v 8.某一含有速度选择器的质谱仪原理如图所示，为粒子加速器，为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B，速度选择器两板间电压为U，板间距为d；为偏转分离器。现有比荷为k的正粒子（重力不计），从O点由静止开始经加速后沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做圆周运动的半径为R，则下列说法正确的是( ) A.粒子的速度为 B.粒子加速器的电压为 C.分离器的磁感应强度为 D.此装置可将氘核和α（He原子核）粒子束分离开 9.下列说法错误的是( ) A.图甲是回旋加速器的示意图，粒子的最大动能与狭缝之间的电压U有关 B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可通过增大磁感应强度B来增大电源电动势 C.图丙 ... ...