人教版(2019)高一物理第一学期选修第二册第一章 4. 质谱仪与回旋加速器A (1)

2020-2021学年高一第一学期物理人教版2019选修第二册第一章 4. 质谱仪与回旋加速器A

1.如图是质谱仪的工作原理示意图，它是分析同位素的一种仪器，其工作

原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做

圆周运动，挡板D上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片12

A A。若( )

A.只增大粒子的质量，则粒子经过狭缝P的速度变大

B.只增大加速电压U，则粒子经过狭缝P的速度变大

C.只增大粒子的比荷，则粒子在磁场中的轨道半径变大

D.只增大磁感应强度，则粒子在磁场中的轨道半径变大

2.如图是电子感应加速器内部结构原理简图:电子感应加速器主要由上、下

电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变

化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空

盒空间内就感应出涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。（图中：上图为侧视图、下图为真空室的俯视图），电子被“约束”在半径为R的圆

周上运动若电磁铁绕组通有正弦式交变电流i，下列说法中正确的是( )

A.电子做圆周运动的周期与交变电流的变化周期相同

B.涡旋电场的方向保持逆时针方向不变

C.在交变电流变化的任何时段，电子都将被加速

D.在交变电流按图示方向增大的过程中，电子做逆时针方向的加速运动 3.1930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12D D 、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )

A.离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大

B.离子从磁场中获得能量

C.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子离开磁场的动能将增大

D.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子在D 型盒中运动的时间变短 4.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电源的两极相连接的两个D 形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,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。下列说法中正确的是( )

A.只增大金属盒的半径，带电粒子离开加速器时的动能不变

B.只增大磁场的磁感应强度，带电粒子离开加速器时的动能增大

C.只增大狭缝间的加速电压，带电粒子离开加速器时的动能增大

D.只增大狭缝间的加速电压，带电粒子在加速器中运动的时间增大 5.两个相同的回旋加速器，分别接在加速电压1U 和2U 的高频电源上，且

12U U >，两个相同的带电粒子分别从这两个加速器的中心由静止开始运动，

设两个粒子在加速器中运动的时间分别为1t 和2t ，获得的最大动能分别

为1k E 和2k E ，则( )

A ．12t t <，12k k E E =

B ．12t t =，12k k E E <

C ．12t t <，12k k E E >

D ．12t t >，12k k

E E =

6.麦克斯韦的电磁场理论提出：变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是( )

A ．电容器正在放电

B ．两平行板间的电场强度E 在减小

C ．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场

D ．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场却为零

7.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，两盒分别与高频交流电源相连。则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关( )

A.加速的次数

B.加速电压的大小

C.交流电的频率

D.匀强磁场的磁感应强度

8.重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为51.210A -⨯，则在1s 内发射的重离子个数为(191.610C e -=⨯)( ) A.123.010⨯

B.131.510⨯

C.137.510⨯

D.143.7510⨯

9.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1E ，磁感应强度大小为

1B 、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为

14

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( )

A.速度选择器的极板1P 的电势比极板2P 的低

B.粒子的速度11

B

v E =

C.粒子的比荷为2

12

1

E ERB

D.P Q 、两点间的距离为2

211

2ERB E B

10.有一回旋加速器,两个 D 形盒的半径为 R ,两 D 形盒之间的高频电压为 u ,偏转磁场的磁感应强度为 B 。如果一个 α粒子和一个氚核(3

1H ),都从加速器的中心开始被加速,则它们从 D 形盒飞出的速度之比31

H

v v α为( )

C.32

D.23

11.如图为回旋加速器的示意图,真空容器D 形盒放在与盒面垂直的匀强磁

场中,且磁感应强度

B