质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱议对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．关于三种同位素进人磁场时速度的排列顺序以及a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( )
| A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 |
| B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕 |
| C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕 |
| D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕 |
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 / 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 |
用如图所示的回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，可采用下列哪种方法（ ）
| A．将其磁感应强度增大为原来的2倍 |
| B．将其磁感应强度增大为原来的4倍 |
| C．将D形金属盒的半径增大为原来的4倍 |
| D．将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍 |
回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图，下列说法正确的是( )
| A．粒子在磁场中做匀速圆周运动 |
| B．粒子的运动周期和运动速率成正比 |
| C．粒子的轨道半径与它的速率成正比 |
D．粒子由 运动到 比粒子由 运动到 所用时间少 |
（改编）随着科技的高速发展，回旋加速器在生产和生活中的应用日益广泛。如图所示是医用回旋加速器，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速氘核（
）和氦核（
），下列说法中正确的是
| A．它们的最大速度不相同 |
| B．它们在D形盒中运动的周期相同 |
| C．它们的最大动能相同 |
| D．仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能 |
用回旋加速器分别加速
粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（ ）
| A．1：1 | B．1:3 | C．2:1 | D．1：2 |
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 越小 |
| D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 |
如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）。质量为m、电荷量为+q的粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板准备进入AB之间时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径R不变。（设极板间距远小于R） 下列说法正确的是
A．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行n圈后回到A板时获得的总动能为2nqU
B．粒子在绕行的整个过程中，每一圈的运动时间不变
C．为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场的磁感应强度大小必须周期性递减
D．粒子绕行第n圈时的磁感应强度为
用回旋加速器分别加速
粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（ ）
| A．1：1 | B．1:3 | C．2:1 | D．1：2 |
现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子，其示意图如图所示, 其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速, 经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（ ）
| A． |
11 |
B． |
12 |
C． |
121 |
D． |
144 |
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如下图所示，它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．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反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（
）和α粒子（
），比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（ ）
| A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 |
| B．加速氚核的匀强电场的电势差较大，氚核获得的最大动能较大 |
| C．匀强磁场的磁感应强度较大，氚核获得的最大动能也较大 |
| D．D形金属盒的半径较大，氚核获得的最大动能较大 |
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极板带负电 |
C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 |
| D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，粒子的比荷越大 |
如图是一个医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核（
）和氦核（
），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．两次所接高频电源的频率相同 |
| D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 |
(6分)欧洲大型强子对撞机是现在世界上体积最大、能量最高的加速器，是一种将粒子加速对撞的高能物理设备．该设备能把数以万计的粒子加速到相当于光速的99.9%，粒子流每秒可在隧道内狂飙11 245圈，单束粒子能量可达7万亿电子伏．则下列说法中错误的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)
| A．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度不能达到光速 |
| B．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够达到光速 |
| C．如果继续对粒子进行加速，粒子的速度能够超过光速 |
| D．粒子高速运动时的质量大于静止时的质量 |
E．粒子高速运动时的质量小于静止时的质量
美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使带电粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量。如图所示为改进后的回旋加速器的示意图，其中距离很小的盒缝间的加速电场的场强大小恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从P0处静止释放，并沿电场线方向进入加速电场，经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种回旋加速器，下列说法正确的是
A．带电粒子每运动一周被加速一次
B．P1P2＝P2P3
C．粒子能达到的最大速度与D形盒的尺寸无关
D．加速电场的方向需要做周期性的变化
试题篮
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