3.9粒子速度选择器_质谱仪_回旋加速器

一 粒子速度选择器练习

如图，粒子以速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，根据qv 0B ＝qE , 得v 0=E/B ，故

若v= v 0=E/B ，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关

若v ＜E/B ，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加． 若v ＞E/B ，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．

1. (单) 如图，水平放置的平行金属板a 、b 带有等量异种电荷，a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是：( C ) A ．沿竖直方向向下 B ．沿竖直方向向上 C ．沿水平方向向左 D ．沿水平方向向右

2(单)在图中实线框所围的区域内同时存在匀强磁场和匀强电场．一负离子（不计重力）恰好能沿直线MN 通过这一区域．则匀强磁场和匀强电场的方向不可能为下列哪种情况（ ） A 、匀强磁场和匀强电场的方向都水平向右

B 、匀强磁场方向竖直向上，匀强电场方向垂直于纸面向里

C 、匀强磁场方向垂直于纸面向里，匀强电场方向竖直向下

D 、匀强磁场方向垂直于纸面向外，匀强电场方向竖直向下

3、一质子以速度V 穿过互相垂直的电场和 磁场区域而没有发生偏转，则 （ AD ） A 、若电子以相同速度V 射入该区域，将会发生偏转 B 、无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转 C 、若质子的速度V'

D 、若质子的速度V'>V ，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线

4 如图，氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器，结果氘核沿直线运动，则 ( ) A ．偏向正极板的是氕核 B ．偏向正极板的是氚核 C ．射出时动能最大的是氕核 D ．射出时动能最大的是氚核

图

11-3-1

a

b B

V +

--

二.质谱仪

组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器（E,B ），偏转场B2，胶片． 原理：加速场中qU=

½mv 2 选择器中:v=E/B 1

偏转场中:d ＝2r ，qvB 2＝mv

2

/r

比荷:

122q E m B B d =质量12

2B B dq m E = 作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素．

5(单)如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。下列表述不正确的是（ D ） 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

6(单)如图，一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论 ( D )

A ．它们的动能一定各不相同

B ．它们的电量一定各不相同

C ．它们的质量一定各不相同

D ．它们的电量与质量之比一定各不相同

7(单)如图所示，有a 、b 、c 、d 四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，

d

c b a m m m m =<=，

以不等的速率d

c b a v v v v <=<进入速度选择器后，有两种从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可

判定 ( A )

A ．射向P1的是a 离子

B ．射向P2的是b 离子

C ．射到A1的是c 离子

D ．射到A2的是d 离子

8 关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是(ACD) A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大

B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大

C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大

D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大

9用同一回旋加速器分别对质子和氚核(

H

3

1)加速后（B ）

A．质子获得的动能大于氚核获得的动能B．质子获得的动能等于氚核获得的动能C．质子获得的动能小于氚核获得的动能D．质子获得的动量等于氚核获得的动量

10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 ( BD ) 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 ．减小狭缝间的距离

D ．增大D 形金属盒的半径

11(单)如果用同一回旋加速器分别加速氚核（3

1H ）和a 粒子

(42

He)，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，可知 ( A )

A ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小

B ．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

C ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小

D ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 四 磁流体发电机

如图，由燃烧室O 燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。喷入偏转磁场B 中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d 时电势差稳定U ＝dvB ，这就相当于一个可以对外供电的电源．

12(双)将一束等离子体沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（ BD ） A ．A 板带正电 B ．有电流从b 经用电器流向a C ．金属板A 、B 间的电场方向向下

D ．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 13(双)如图，连接平行金属板P 1和P 2的导线的一部分CD 和另一连接电池的回路的一部分GH 平行，CD 和GH 均在纸平面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸 面向里，当一束等离子体射入两金属板之间

时，CD 段导线将受到力的作用，下列判断正确的是 ( AD ) A.等离子体从右侧射入时，CD 受力的方向远离GH B.等离子体从右侧射入时，CD 受力的方向指向GH C.等离子体从左侧射入时，CD 受力的方向远离GH D.等离子体从左侧射入时，CD 受力的方向指向GH

B