质谱仪与回旋加速器专题训练

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1、质谱仪与回旋加速器专题训练1．图中所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力。下列说法中正确的是（）A．从小孔S进入磁

2、场的粒子速度大小一定相等 B．从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等 C．打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等 D．打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越大 【答案】C 【解析】 2．（多选）如图是质谱仪工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．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A 1 A 2  ．S下方有磁感应强度为B 0的匀强磁场．下列表述正确的是 A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒

3、子的速率等于E/B，与粒子带何种电荷无关 D．带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的质量越大 【答案】ABC 3、（多选）1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是．A．该束带电粒子带正电； B．速度选择器的P1极板带负电 C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小 D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 【答案】AC4．（多选）速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列

4、相关说法中正确的是A．该束带电粒子带正电 B．速度选择器的P1极板带负电 C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB1 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，粒子的比荷越大 【答案】 AD 5．如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，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．下列说法正确的是（        ） 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B 

5、/ E C．比荷（q/m）越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P  D．粒子从P点运动到胶片A1A2的时间为2πm/qB0  【答案】C6．（2013广东省韶关市一模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是（）A．离子从磁场中获得能量 B．带电粒子的运动周期是变化的 C．离子由加速器的中心附近进入加速器      D．增大金属盒的半径粒子射出时的动能不变C7．（多选）（2012丹东联考）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分

6、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f。则下列说法正确的是  A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR 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B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子AB8图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒，   在加

7、速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度大小恒定），并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（      ）A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．高频电源的变化周期应该等于tn－tn-1 C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大    D．D形盒中的高频电源电压越大，粒子获得的最大动能越大A9（多选）（2012年2月宁波八校联考）如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D型金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加

8、速氘核（21H）和氦核（42He）。下列说法中正确的是 A．它们的最大速度相同 B．它们的最大动能相同 C．它们在D形盒内运动的周期相同 D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大