高考物理模拟题精选训练(磁场)专题05质谱仪与回旋加速器(含解析)

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1、专题05质谱仪与回旋加速器1.(2017武汉武昌模拟)回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒，把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下。连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊3H)和a粒子4He),比较它们所需要的高频交流电源的周(2装置引岀。如果用同一回旋加速器分别加速氟核(1期和引出吋的最大动能，下列说法正确的是A.加速氟核的交流电源的周期较大；氟核获得的动能较大B.加速氟核的交流电源的周期较小；氟核获得的动

2、能较大C.加速氟核的交流电源的周期较大；氟核获得的动能较小D.加速氟核的交流电源的周期较小；氟核获得的动能较小高频交流电【参考答案】C.【命题意图】本题考查回旋加速器、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动、周期、动能及其相关的知识点。兀【解题思路】由于氟核的比荷q/m小于a粒子的比荷，由带电粒子在匀强磁场中运动的周期公式T=2m可qB知加速毎核的交流电源的周期较大。粒子通过回旋加速器获得的最大速度v=qBR,动能m222B=BR,将氟核和a粒子的电荷量q和质量m代入比较可知，a粒子获得的动能较大，选项C2mvz2m正确。2.（2017云贵川

3、百校大联考）图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒均置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法正确的是（)A.(t2-t1)=(t3-t2)=,(tn-tB.高频交流电源的变化周期随粒子速度的增大而减小■C.要使得粒子获得的最大动能增大，可以减小粒子的比荷D.要使得粒子获得的最大动能增大，可以增大匀强磁场的磁感应强度【参考答案】AD.【名师解析】交淡电源的周期必须和粒子13谱和r嘴判断；当粒

4、子从D形盒中出来时，速度最大，此时迂动白2洛伦兹力提供冋心力，有ITy9TTLrsiT与速度无关故t.-t:=t：-t；=t：-nn当粒子从D形禽中出来时，速度最大，此时运动的半径竽于D形莒的半径；2*222由得，v=2—,则最大动能E冷豪,知最大动能与加速器的半径、运懸戋强度咲及电Rm22m荷的电量和质量有关，与加速电压竿其他因季D正确;3.（2016济南模拟）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后

5、垂直进入有界匀强磁场（图中线框所示）,最终打到照相底片上。测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入口的距离之比为5：4,则它们在磁场中运动的时间之比是A.5：4B・4：5C.25：16D・16：25【参考答案】.C【命题意图】本题考查了质谱仪、洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动、动能定理及其相关的知识点。•••【解题思路】根据甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入射磁场点的距离之比为5：4,可得甲■乙两种粒子在匀强13场中运动的轨迹半径之比为r•:r二=5：4。甲、乙商种粒子是同位素'帯电荷量q相条由。由qbqU=-mv;,解得:士'解"

6、沪兽，可呻乙两臟子在澜8场中运动的轨迹半径之比为，曲••■=25：©粒子在宙场中运动饷间话甲、乙两种粒子在@场中运动的时间;Z比r•:r二=山・：JB汙25:16，选项C正确。3.（2016湖北部分重点中学联考）物理课堂教学中的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大电子枪的加速

7、电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是（）_醐线圈A.增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变大B.增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变C.增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小A.增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变【参考答案】AC【名师解析】：若只增大电子枪的加速电压，电子速度增大，由R=mv/qB可知，电子束的轨道半径变大，选项A正确B错误。若只增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，由R=mv/qB可知，电子束的轨道半径变小，选项C正确D错误。3.（2016-北京东城区模拟）如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等

8、的离子，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中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是（）A.组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.