1.4质谱仪与回旋加速器 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册

中小学教育资源及组卷应用平台 1.4质谱仪与回旋加速器 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册 一、单选题 1．质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理图如图所示。离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S1垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点，设P到S1的距离为x，则（ ） A．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小 B．若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大 C．只要x相同，对应的离子质量一定相同 D．只要x相同，对应的离子的电荷量一定相等 2．质谱仪的工作原理如图所示，电荷量相同、质量不同的三种带电粒子从容器A下方的小孔无初速度飘入电势差为U的加速电场，加速后垂直MN进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。最后垂直MN打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，下列说法中正确的是（　　） A．三种粒子均带负电荷 B．三种粒子在磁场中运动的时间一样长 C．a谱线对应的粒子在进入磁场时动能最大 D．a谱线对应的粒子质量最大 3．质谱仪可以用来分析同位素。如图所示，带电粒子先经过加速电场，然后进入速度选择器，速度选择器内存在相互垂直磁感应强度为B的匀强磁场和电场强度为E匀强电场。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表说法确的是（ ） A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 D．同一带电粒子，磁感应强度B0越大，粒子打到胶片的位置越靠近狭缝P 4．如图所示为回旋加速器的主要结构，两个半径为R的半圆形中空金属盒、置于真空中，两盒间留有一狭缝；在两盒的狭缝处加上大小为U的高频交变电压，空间中存在着磁感应强度大小为B、方向垂直向上穿过盒面的匀强磁场。从粒子源P引出质量为、电荷量为的粒子，粒子初速度视为零，在狭缝间被电场加速，在D形盒内做匀速圆周运动，最终从边缘的出口处引出。不考虑相对论效应，忽略粒子在狭缝间运动的时间，则（　　） A．仅提高加速电压，粒子最终获得的动能增大 B．所需交变电压的频率与被加速粒子的比荷无关 C．粒子第n次通过狭缝后的速度大小为 D．粒子通过狭缝的次数为 5．甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中增大交变电场的电压可增大粒子的最大动能 B．图乙中可以判断出通过R的电流方向为从a到b C．图丙中粒子沿PQ向右或沿QP向左直线运动的条件都是 D．图丁中在分析同位素时，磁场中半径最小的粒子对应质量也一定最小 6．实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如下图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ） A．带正电粒子所受洛伦兹力方向向上 B．b、a两点电压会一直变大 C．污水流量计的流量与管道直径无关 D．只需要再测出b、a两点电压就能够推算废液的流量值Q 二、多选题 7．如图，两极板P、Q之间的距离为，极板间所加电压为，两极板间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场。一电子以速度从左侧两板边缘连线的中点沿两板中心线进入板间区域，恰好沿直线运动，不计电子重力。下列说法正确的是（　　） A．P极板接电源的负极 B．磁感应强度大小为 C．若仅将电子的速度减半，则电子在该区域运动过程中电势能增加 D．若一质子（不计重力）以速度从左侧两板边缘连线的中点沿虚线进入板间，也沿直线运动 8．关 ... ...