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2024年2月27日发(作者：)

4 质谱仪与回旋加速器

基础过关练

题组一 质谱仪

1.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图所示为质谱仪的原理图,设想有一个质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)由静止开始经电压为U的加速电场加速,然后垂直磁场方向进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P点,设OP=x,则下列能正确反映x与U之间的函数关系的是( )

2.(2022江苏苏州震泽中学期中)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图。速度选择器中匀强电场的场强E的方向竖直向下,匀强磁场的磁感应强度B1的方向垂直于纸面向里,分离器中匀强磁场的磁感应强度B2的方向垂直于纸面向外。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,若它们的质量关系满足m甲=m乙>m丙=m丁,速率关系满足v甲

A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丁、乙、丙

1

C.丙、丁、乙、甲 D.甲、丁、丙、乙

题组二 回旋加速器

3.(2022江苏天一中学期末)回旋加速器工作原理示意图如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间可忽略,它们接在电压为U、频率为f的交流电源上。若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速,下列说法正确的是 ( )

A.若只增大交流电压U,则质子获得的最大动能增大

B.若只增大交流电压U,则质子在回旋加速器中运行时间会变长

C.若磁感应强度B增大,交流电频率f必须适当增大才能正常工作

D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于加速α粒子

能力提升练

题组一 涉及质谱仪的计算问题

1.(2022北京东城期末)质谱仪的简化原理如图所示。质子在入口处从静止开始被加速,再经匀强磁场偏转后从出口离开磁场,图中虚线表示质子在磁场中的偏转轨迹。若保持加速电压恒定,用该装置加速某种一价正离子,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4倍。下列说法正确的是( )

A.质子和离子在磁场中运动的时间之比为1∶1

B.质子和离子在磁场中运动的时间之比为1∶4

C.质子和离子的质量之比为1∶4

D.质子和离子的质量之比为1∶2

2.(2022江苏南通中学期中)如图所示为一种质谱仪的示意图,该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为E1,磁感应强度大小为B1、方向垂直纸面向里,静电分析器通道中2

心线为4圆弧,圆弧的半径(OP)为R,通道内有均匀辐射的电场,在中心线处的电场强度大小为E,磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器,由P点垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上的Q点,不计粒子重力。下列说法正确的是( )

1

A.速度选择器的极板P1的电势比极板P2的低

B.粒子的速度v=

本文标签： 粒子加速运动

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