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1、2021-2022学年人教版（2019 ）选择性必修第二册第一章第4节质谱仪与旋加速器过关演练一、单选题1.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相 连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过 狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示.设 D形盒半径为R若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B,高频 交流电频率为了.则下列说法正确的是（）BA.质子被加速后的最大速度不可能超过楸B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C.只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D.不改变8和力 该回旋加速器
2、也能用于加速。粒子2.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示.它的核心部分是两个D形 金属盒，两盒相距很近，a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上.两盒间的 窄缝中形成匀强电场，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面.带电粒子在 磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时被加速，直到达到最大圆周半径时通过特 殊装置被引出.设D形盒的半径为R,现将垂直于金属D形盒的磁场感应强度调 节为B.,刚好可以对京核（汾）进行加速，笊核所能获得的能量为心，以后保持交 流电源的周期T不变.（已知瓶核和a粒子质量比为3： 4,电荷量之比为1： 2）则:bA.若只增大交变电压U,则京核在回旋加速器中运行时间不
3、会发生变化B.若用该装置加速a粒子，应将磁场的磁感应强度大小调整为3号为C.将磁感应强度调整后对a粒子进行加速，a粒子在加速器中获得的能量等于京 核的能量D.将磁感应强度调整后对a粒子进行加速，粒子在加速器中加速的次数小于笊核的次数3 . 一回旋加速器当外加磁场一定时，可把质子加速到% 它能把笊核加速到的速 度为（）B. 2v4 .如图所示，甲是回旋加速器的原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是 欧姆表的内部电路图，丁图是速度选择器，下列说法正确的是（）/YYYYAA.甲图是加速带电粒子的装置，其加速电压越大，带电粒子最后获得的速度变大B.乙图电路开关断开瞬间，灯泡A可能会突然闪亮一下C.
4、丙图在测量电阻时，电流从A经过E流向3D. 丁图中电子从右向左运动时，可能是直线运动5.如图所示，下列说法正确的是（）丙TA.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增 大，增加电压。即可B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，8极板是发电机的正极C.图丙是速度选择器，带电粒子（不计重力且只受电场和磁场的作用）能够从右 向左沿直线匀速通过速度选择器D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S3,粒子 的比荷越小6.如图所示，水平放置的两块平行金属板，充电后与电源断开。金属板间存在着 方向竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面
5、向里磁感应强度为B的匀强磁场。一质量 为加、电荷量为9的带电粒子（不计重力及空气阻力），以水平速度射入场区，恰 好做匀速直线运动。则（）A.粒子一定带正电B.若撤去电场，粒子在板间运动的最长时间可能是翳C.若仅将板间距离变为原来的2倍，粒子运动轨迹偏向下极板D.若有空气阻力，且阻力大小不变，则粒子作匀减速直线运动7 .如图，一束正离子先后经过速度选择器和匀强磁场区域，则在速度选择器中沿 直线运动，且在匀强磁场中偏转半径又相等的离子具有相同的（）A,电量和质量B.质量和动能C.速度和比荷D,速度和质量8 .中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至光速的工 用如图 所示的回旋加速器加
6、速粒子，两D形金属盒接高频交流电极，使粒子通过两D形 金属盒间的狭缝时得到加速，两D形金属盒处于方向垂直盒底的匀强磁场中，下 列操作能使带电粒子射出时的动能增大的是（）A.增大D形金属盒的半径C.增大狭缝间的加速电压9.图甲是回旋加速器的示意图,度的大小，则（）A.U。乙B.C.所加磁场的磁感应强度大小之比为慧粒子获得的最大动能之比为警 q2ms粒子的加速次数之比为鬻B.减小D形金属盒的半径D.减小狭缝间的加速电压粒子出口处如图所示.图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后，想利 用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子，所带电荷量分别为切、42
7、,质量分 别为根/、根2。保持交变电压随时间变化的规律不变，需要调整所加磁场的磁感应强D.粒子在回旋加速器中的运动时间之比为 黑10.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子 （不计重力）经同一电场加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关 规律计算出带电粒子的质量。其工作原理如图所示，虚线为某粒子的运动轨迹，由 图可知（）U ：S、厂衿D . .侵A.此粒3需贫MB.下极板S2比上极板S电势高C.若只增大加速电压u,则半径变大D.若只增大入射粒子的质量，则半径变小二、多选题11 .回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空半圆金属盒，它们接在 电压
8、一定的交流电源上.A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速， 两个半圆盒处于盒面垂直的匀强磁场中，下列说法正确的是（）A.粒子从磁场中获得能量B.粒子从电场中获得能量C.粒子离开回旋加速器获得动能与电压无关D.粒子被电场加速后，运动越来越快，走过半圆的时间越来越短12 .回旋加速器由两个铜质D形盒。八。2构成，。/、。2上加有垂直于表面的磁场,D1、。2间的空隙内加有交变电场，下列说法正确的是（A.带电粒子从回旋加速器的电场中获得能量B.回旋加速器中的电场和磁场交替对带电粒子做功C.带电粒子获得的最大速度与加速器的半径有关D.带电粒子获得的最大速度与所加磁场的强弱无关13.193。年劳
9、伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其核心部分如图所示.匀强磁 场垂直D形盒底面，两盒分别与交流电源相连.则下列说法中正确的是（）A.加速器的半径越大，粒子射出时获得的动能越大B.粒子获得的最大动能由交变电源的电压决定C.加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速D.粒子在磁场中运动的周期与交变电压的周期同步14.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Sa：Soc=2： 3,则下列说法中正确的是X* XA.甲束粒子带正电，乙束粒子带负电B.甲、乙两束粒子的速度比为2 ： 3C.甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷D.能通过狭缝So的带电粒子的速率等于515.某种质
10、谱仪的工作原理示意图如图所示，此质谱仪由以下几部分构成：粒子源 s； M、N为加速电场；速度选择器P、Q,其间是正交的匀强磁场和匀强电场，强 度分别为Bi和E,磁场方向垂直于纸面向里；磁感应强度为B2、方向垂直纸面向 外的有界匀强磁场；核乳胶片.由粒子源发出的初速度不计的不同带电粒子a粒子、 P粒子、质子、正电子、笊核和危核中的几种，经加速电场加速（不同粒子经过加速电场时，其电场强度不一样），经过速度选择器，进入有界匀强磁场B2,最终 打在核乳胶片上，形成a、b、c三条质谱线.则粒子源发出的粒子可能有（）EHM NX* X E寅M .A. a粒子、0粒子、质子 B. a粒子、质子、笊核和兼核C
11、. a粒子、质子、气核D. a粒子、正电子、质子和京核三、解答题16 .如图所示，一个质量为加、电荷量为的正离子，在。处沿图示方向以一定的 速度射入磁感应强度为8的匀强磁场中，此磁场方向垂直纸面向里，结果离子正好 从距A点为d的小孔。沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC平行且 向上，最后离子打在G处，而G处距A点2d(ag_lac).不计离子重力，离子运动 轨迹在纸面内.求：(1)此离子在磁场中做圆周运动的半径(2)离子从。处运动到G处所需时间为多少;(3)离子到达G处时的动能为多少. .如图所示，真空中有一以。点为圆心的圆形匀强磁场区域，半径为R=0.5m,磁 场垂直纸面向里.在y
12、R区域存在沿-y方向的匀强电场，电场强度为E = l.OxlO5V/m.在M点有一带正电的粒子以速率y = L0xl()6m/s沿+%方向射入磁场， 粒子穿出磁场进入电场，速度减小到。后又返回磁场，最终又从磁场离开.已知粒子的比荷幺= L0xH)7C/kg,粒子重力不计. mE/x x x x x x x；x x x个义x x * M x x xQx x x x xx X X X x/ X/、X X X X X /、zx X，/j 一 一一.一(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小;(2)求沿以方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程.2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第4节质谱仪与回旋加速器（参考答案）2（9+ 2）加4B2a2d2】6-3）= /（2）年六（3）17 . ( 1 ) B = 0.2T ( 2 ) s = 0.5乃+ 1(m)