高中物理质谱仪和回旋加速器的工作原理试题

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D₁、D₂构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　 　)

A．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋

B．电场和磁场同时用来加速带电粒子

C．在交流电压一定的条件下，回旋加速器的半径越大，则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只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关

质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场．如图为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子（不计重力），经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的P点，设OP = x，则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是                       （   ）

1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示．这台加速器由两个铜质D形盒D₁、D₂构成，其间留有空隙，下列说法正确的是(　　)

A．离子由加速器的中心附近进入加速器	B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量	D．离子从电场中获得能量

某一回旋加速器，两半圆形金属盒的半径为R，它们之间的电压为U，所处的磁场的感应强度为B，带电粒子的质量为m，电荷量为q，则带电粒子所能获得的最大动能为          。

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

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。下列表述错误的是(　　)

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里

C．能通过狭缝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，粒子的比荷（q/m）越大

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，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S₁的距离为x，可以判断（   ）

A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大

B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小

C．只要x相同，则离子质量一定相同

D．只要x相同，则离子的荷质比一定相同

关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是（　　）

A．利用回旋加速器加速粒子时，通过增大半径，可以使粒子的速度超过光速

B．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性

C．用双缝干涉测光波的波长时，若减小双缝间的距离，则同种光波的相邻明条纹间距将减小

D．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

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形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（   ）

A．增大匀强电场间的加速电压

B．增大磁场的磁感应强度

C．增加周期性变化的电场的频率

D．增大D形金属盒的半径

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，它的构造原理如图所示．离子源S产生的各种不同的正离子束（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

如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B₁的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B₂的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B₁入射到速度选择器中，若，，在不计重力的情况下，则分别打在P₁、P₂、P₃、P₄四点的离子分别是（   ）

A．乙甲丙丁	B．甲丁乙丙
C．丙丁乙甲	D．丁甲丙乙

带电微粒的速度选择器示意图如图所示。若使之正常工作，则以下叙述中正确的是（    ）

A．P₁的电势必须高于P₂的电势
B．从S₂出来的只能是正电荷，不能是负电荷
C．若把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作
D．匀强磁场磁感应强度B、匀强电场电场强度E和被选择的速度v大小应满足v=BE

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．

如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．如果D型金属盒的半径为R，垂直D型金属盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，高频电源频率为f，下列说法正确的有  （　 　）          

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．高频电源只能使用矩形波交变电流，不能使用正弦式交变电流

D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子