高中物理质谱仪和回旋加速器的工作原理试题

如图甲所示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，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能E_k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，则下列判断中正确的是(  )

A．在Ek－t图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1[

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．当B一定时，要想粒子获得的最大动能越大，则要求D形盒的面积也越大

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，它的构造原理如图示．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，对应的离子的比荷一定相等

下面说法正确的是（   ）

A．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上跳起后，将落在起跳点的后方

B．楞次总结出了通电导线在磁场中受力方向的判定法则

C．回旋加速器利用了电磁感应原理

D．做曲线运动的物体其所受到的合外力方向与加速度方向一定在同一直线上

关于回旋加速器的下列说法，其中正确的有

A．电场和磁场同时用来加速带电粒子

B．随着粒子圆周运动的半径不断增大，粒子在磁场中运动半周所需时间也不断增大

C．在确定的交流电源下，回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大

D．同一带电粒子获得的最大动能与交流电源的电压大小有关

【改编】英国物理学家阿斯顿因首次制成质谱仪，并用此对同位素进行了研究，因此荣获了1922年的诺贝尔化学奖。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．该束带电粒子带负电

B．速度选择器的P1极板带正电

C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，速度越大

D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量不一定大

如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。下列说法正确的是

A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子的能量E将越大

B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变，D形盒半径R越大、质子的能量E将越大

C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子的在加速器中的运动时间将越长

D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高，质子的在加速器中的运动时间将越短

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，丁图是动圈式话筒的原理图，下列说法正确的是（       ）

A．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越大

B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡A一定会突然闪亮一下

C．丙图在测量电阻前，需两表笔短接，调节R1使指针指向0Ω

D．丁图利用了电磁感应的原理，声波使膜片振动，从而带动音圈产生感应电流

如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到动能为E_k后，由A孔射出 。下列说法正确的是（    ）

A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的动能将Ek越大

B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变, D形盒半径R越大、质子的动能Ek将越大

C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越长

D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越短

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下方有强度为B₀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．能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

加速器是使带电粒子获得高能量的装置，如图是回旋加速器的原理图，由回旋加速器的工作原理可知

A．随着速度的增加，带电粒子在磁场中运动的周期越来越短

B．带电粒子获得的最大速度是由交变电场的加速电压决定的

C．加速质子后，不需要改变加速器的任何量，就可以用来加速α粒子

D．交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比

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极相连接的两个D形属盒，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形金属盒处于垂直盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的速度，则下列做法中正确的是

A．增大交流电的频率

B．增大加速电场的电场强度

C．增大D形金属盒的半径

D．增大匀强磁场的磁感应强度

如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好在电压为U时并被加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出。下列说法正确的是

A．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的能量E将越大

B．磁感应强度B不变，若加速电压U不变, D形盒半径R越大、质子的能量E将越大

C．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越长

D．D形盒半径R、磁感应强度B不变，若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越短

有关电场和磁场的下列叙述，正确的是（ ）

A．磁感线越密的地方磁感应强度越大，磁通量也越大

B．沿着电场线的方向，电场强度越来越小

C．安培力的方向一定不与磁场方向垂直

D．回旋加速器中，电场力使带电粒子的速度增大

一个回旋加速器，保持外加磁场的磁感应强度不变，对质子（）加速时，可把质子的速度加到最大为，所用电场频率为；对α粒子（）加速时，可把α粒子的速度加速到最大为，所用电场频率为，在不考虑相对论效应的情况下有

A．	B．
C．	D．

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A₁A₂．S下方有磁感应强度为B₀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．速度选择器只能一种电性，且速度等于的粒子

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