质谱仪、回旋加速器专题复习
2024全国高考真题物理汇编：质谱仪与回旋加速器
2024全国高考真题物理汇编质谱仪与回旋加速器一、多选题1．（2024安徽高考真题）空间中存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。
一质量为m的带电油滴a，在纸面内做半径为R的圆周运动，轨迹如图所示。
当a运动到最低点P时，瞬间分成两个小油滴Ⅰ、Ⅱ，二者带电量、质量均相同。
Ⅰ在P点时与a的速度方向相同，并做半径为3R的圆周运动，轨迹如图所示。
Ⅱ的轨迹未画出。
己知重力加速度大小为g，不计空气浮力与阻力以及Ⅰ、Ⅱ分开后的相互作用，则（）A．油滴a带负电，所带电量的大小为mg EB．油滴a做圆周运动的速度大小为gBR EC．小油滴Ⅰ做圆周运动的速度大小为3gBRE，周期为4EgBD．小油滴Ⅱ沿顺时针方向做圆周运动2．（2024湖北高考真题）磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸磁场，极板间便产生电压。
下列说法正确的是（）A．极板MN是发电机的正极B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大二、解答题3．（2024湖南高考真题）如图，有一内半径为2r、长为L的圆筒，左右端面圆心O′、O处各开有一小孔。
以O为坐标原点，取O′O方向为x轴正方向建立xyz坐标系。
在筒内x≤0区域有一匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向沿x 轴正方向；筒外x ≥0区域有一匀强电场，场强大小为E ，方向沿y 轴正方向。
一电子枪在O′处向圆筒内多个方向发射电子，电子初速度方向均在xOy 平面内，且在x 轴正方向的分速度大小均为v 0。
已知电子的质量为m 、电量为e ，设电子始终未与筒壁碰撞，不计电子之间的相互作用及电子的重力。
（1）若所有电子均能经过O 进入电场，求磁感应强度B 的最小值；（2）取（1）问中最小的磁感应强度B ，若进入磁场中电子的速度方向与x 轴正方向最大夹角为θ，求tan θ的绝对值；（3）取（1）问中最小的磁感应强度B ，求电子在电场中运动时y 轴正方向的最大位移。
质谱仪与回旋加速器(7大题型)(学生版) 2024-2025学年高二物理同步题型分类(人教版选修二)
1.4 质谱仪与回旋加速器知识点1 质谱仪1、基本构造2、工作原理如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D 上。
（1）在加速电场中，由动能定理得212qU mv =，粒子出加速电场时，速度v =。
①（2）在速度选择器中，只有做匀速直线运动的粒子才能通过，由平衡条件有1qE qvB =，得1E v B =。
（3）在偏转磁场中，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力22v qvB m r=，故轨道半径2mv r qB =②由①②得轨道半径r =，比荷2222q U m B r =，质量2222qB r m U =。
3、应用质谱仪最初是由阿斯顿设计的，他用质谱仪发现了氛-20和氖-22的质谱线，证实了同位素的存在。
后来经过多次改进，质谱仪已经是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的十分精密的重要仪器，是科学研究和工业生产中的重要工具。
【注】电荷量相同、质量不同的粒子打在感光片的不同位置，不同质量对应不同的谱线，称为质谱线。
知识点2 回旋加速器1、基本构造D 1和D 2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差 U 。
A 处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。
2、工作原理放在A 0处的粒子源发出一个带正电的粒子，它以某一速率v 0，垂直进入匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动。
经过半个周期，当它沿着半圆A 0A 1到达A 1时，我们在A 1A 1'间设置一个向上的电场，使粒子在A 1A 1'间加速一次，速率由v 0增大到v 1，然后粒子以速率v 1在磁场中做匀速圆周运动。
如此继续下去，每当粒子运动到A 1A 1'、A 3A 3'、A 5A 5'等处时都受到一个向上的电场加速，每当粒子运动到A 2A 2'、A 4A 4'等处时都受到一个向下的电场加速，那么粒子将沿着图示的轨迹回旋下去，速率将一步一步地增大。
高三物理质谱仪和回旋加速器试题
高三物理质谱仪和回旋加速器试题1.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【答案】B【解析】利用回旋加速器加速粒子时，即使通过增大半径，也不可能使粒子的速度超过光速，选项A 错误；激光全息照相是利用了激光相干性好的特性，选项B正确；用双缝干涉测光波的波长时，若减小双缝间的距离，根据可知，同种光波的相邻明条纹间距将增大，选项C 错误；摄影机镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性，选项D 错误。
【考点】回旋加速器；激光；光的干涉。
2.图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两极相连。
带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法正确的是A．在Ek —t图中应有（t2-t1）＞（t3-t2）＞（t4-t3）＞……（tn-tn-1）B．高频电源的变化周期应该等于tn -tn-1C．要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径D．在磁感应强度B、“D”形盒半径R、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大【答案】C【解析】根据周期公式T=知，粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以t4-t3=t3-t 2=t2-t1．A错误；交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tn -tn-1），B错误；根据公式r=，有v=，故最大动能E km=mv2=，与半径有关；要想粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径，C正确；与粒子加速的次数无关，D正确。
【考点】本题考查回旋加速器。
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器多项选择题专项训练
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器多项选择题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、多项选择（共22题）1、两个粒子，电量相等，在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动 ( ) A．若速率相等，则半径必相等B．若动能相等，则周期必相等C．若质量相等，则周期必相等D．若动量大小相等，则半径必相等2、如图所示，沿直线通过速度选择器的两种离子从狭缝S射入磁感应强度为B2的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为R1∶R2＝1∶2，则下列说法正确的是A．离子带正电B．离子的速度之比为1∶2 C．离子的电荷量之比为1∶2 D．离子的比荷之比为2∶13、如下图所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为B1=2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，（在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直）则粒子的A．速率将加倍B．轨道半径将加倍C．周期将加倍D．做圆周运动的角速度将加倍4、两个粒子,带电量相等,在同一匀强磁场中只受磁场力而作匀速圆周运动。
A．若速率相等,则半径必相等；B．若质量相等,则周期必相等；C．若动量大小相等,则半径必相等； D．若动能相等,则周期必相等．5、如图，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区，对从ab边离开磁场的电子，下列判断正确的是A．从a点离开的电子速度最小B．从a点离开的电子在磁场中运动时间最短C．从b点离开的电子运动半径最小D．从b点离开的电子速度偏转角最小6、在匀强磁场中一个带电粒子（不计重力）做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则粒子运行的( )A．速率加倍 B．速率减半C．半径减半 D．周期减半7、一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中，不考虑其它力的作用，粒子在磁场中不可能做（）A．匀速直线运动 B．匀变速直线运动C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动8、如图所示是质谱仪的工作原理示意力。
高考物理专题复习：质谱仪与回旋加速器
高考物理专题复习：质谱仪与回旋加速器一、单项选择题（共10小题）1．如图所示，方形金属棒放在匀强磁场中，磁场方向垂直前后表面向里，金属棒通有从左到右的恒定电流I后将会产生霍尔效应，则（）A．金属棒上表面的电势高于下表面B．金属棒前表面的电势高于后表面C．仅增大磁感应强度，霍尔电压将变大D．仅增大金属棒长度ab，霍尔电压将变大2．回旋加速器工作原理示意图如下图，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短C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作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3．如图，下列说法正确的是（）A．甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压UB．乙图是磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的负极C．基本粒子不考虑重力的影响，丙图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是E vBD．丁图中若载流子带负电，稳定时C板电势高4．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定，磁场的磁感应强度为B，质子在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，若换作a粒子（a粒子带正电，其电荷量为质子的2倍，质量为质子的4倍）在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度改变为（）A．22B B．2B C．2B D．12B第4题图第5题图5．如图所示的速度选择器水平放置，两板间距离与板长相等，板间分布如图所示的正交匀强电场与匀强磁场．第一次：一带正电的粒子（不计重力）从两板左侧中点O处沿图中虚线水平向右射入速度选择器，恰好做匀速直线运动；第二次：撤去磁场，保留电场，粒子以相同速度从O点进入电场，恰好从上板极右边缘b点离开电场区：第三次：撤去电场，保留磁场，粒子以相同速度从O点进入磁场，粒子将打在下板极cd上某位置．粒子第二次在电场中的运动时间与粒子第三次在磁场中的运动时间的比值是（）A．4:πB．3:πC．2:πD．1:π6．如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0＝EB时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度v射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（）A．粒子射入的速度一定是v>EBB．粒子射入的速度可能是v<EBC．粒子射出时的速度一定大于射入速度D．粒子射出时的速度一定小于射入速度7．回旋加速器如图所示：真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中。
2025高考物理总复习洛伦兹力与现代科技
研透核心考点
2.(2023·广东卷，5)某小型医用回旋加速器，最大回旋半径为0.5 m，磁感应强度 大小为1.12 T，质子加速后获得的最大动能为1.5×107 eV。根据给出的数据， 可计算质子经该回旋加速器加速后的最大速率约为(忽略相对论效应，1 eV＝
1.6×10－19 J)( C )
A.3.6×106 m/s B.1.2×107 m/s C.5.4×107 m/s D.2.4×108 m/s 解析 质子在回旋加速器的磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力， 有 qvB＝mvR2，质子加速后获得的最大动能为 Ek＝12mv2，解得最大速率约为 v ＝5.4×107 m/s，故 C 正确。
第十章 磁 场
专题强化十九 洛伦兹力与现代科技
学习目标
1.理解质谱仪和回旋加速器的原理，并能解决相关问题。 2.会分析电场和磁场叠加的几种实例。
目录
目录
CONTENTS
01 研透核心考点 02 提升素养能力
目录
研透核心考点
1
考点一 质谱仪
考点二 回旋加速器
考点三 电场与磁场叠加的应用实例
目录
研透核心考点
图2
目录
研透核心考点
(1)粒子进入速度选择器的速度v；
解析 粒子加速过程，根据动能定理有 qU1＝21mv2 解得 v＝ 2qmU1。
答案
2qU1 m
目录
研透核心考点
(2)速度选择器的两极板间电压U2； 解析 粒子经过速度选择器过程，由平衡条件有 qUd2＝qvB1 解得 U2＝B1d 2qmU1。
回旋加速器，其原理如图 5 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，现对氚核(31H)加速，所
1.4质谱仪与回旋加速器(原卷版)
1.4质谱仪与回旋加速器基础导学要点一、质谱仪(1)原理图：如图所示。
(2)加速带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU ＝12mv 2。
① (3)偏转带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qvB ＝mv 2r。
① (4)由①①两式可以求出粒子的运动半径r 、质量m 、比荷q m 等。
其中由r ＝1B2mU q可知电荷量相同时，半径将随质量变化。
(5)质谱仪的应用可以测定带电粒子的质量和分析同位素。
要点二．回旋加速器的结构和原理两个中空的半圆金属盒D 1和D 2，处于与盒面垂直的匀强磁场中，D 1和D 2间有一定的电势差，如图所示。
1．交变电压的周期：带电粒子做匀速圆周运动的周期T ＝2πm qB与速率、半径均无关，运动相等的时间(半个周期)后进入电场，为了保证带电粒子每次经过狭缝时都被加速，须在狭缝两侧加上跟带电粒子在D 形盒中运动周期相同的交变电压，所以交变电压的周期也与粒子的速率、半径无关，由带电粒子的比荷和磁场的磁感应强度决定。
2．带电粒子的最终能量：由r ＝mv qB知，当带电粒子的运动半径最大时，其速度也最大，若D 形盒半径为R ，则带电粒子的最终动能E km ＝q 2B 2R 22m。
可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能地增大磁感应强度B 和D 形盒的半径R 。
3．粒子被加速次数的计算：粒子在回旋加速器盒中被加速的次数n ＝E km Uq(U 是加速电压的大小)，一个周期加速两次。
4．粒子在回旋加速器中运动的时间：在电场中运动的时间为t 1，在磁场中运动的时间为t 2＝n 2T ＝n πm qB(n 是粒子被加速次数)，总时间为t ＝t 1＋t 2，因为t 1①t 2，一般认为在盒内的时间近似等于t 2。
要点突破突破一：质谱仪1．电场和磁场都能对带电粒子施加影响，电场既能使带电粒子加速，又能使带电粒子偏转；磁场虽不能使带电粒子速率变化，但能使带电粒子发生偏转。
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器解答题专项训练
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器解答题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、解答题（共18题）1、如图所示，两平行金属板P、Q水平放置，板间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B1的匀强磁场．一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动．粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中，在洛仑兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点．测得O、A两点间的距离为L．不计粒子重力．（1）试判断P、Q间的磁场方向；（2）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；（3）求粒子的电荷量与质量之比．2、如图所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：(1)粒子的速度v；(2)速度选择器的电压U2；(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。
3、如图所示，两平行金属板间电势差为U，板间电场可视为匀强电场，金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场．带电量为＋q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动．忽略重力的影响，求：(1)粒子从电场射出时速度v的大小；(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R.4、质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为一种质谱仪的示意图．已知离子的质量为m，带电量为q, 重力不计.速度选择器其中电场强度为E，匀强磁场．磁感应强度为B1(1) 为了使离子从静止开始经加速电场后沿直线穿过速度选择器，加速电压U应多大？后，要使离子打在乳胶底片上的位置距离射入点O的距离为L，(2) 离子进入匀强磁场区域B2应为多大？B2(3) 离子在匀强磁场区域B2中运动的时间多长？5、如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场，带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动，忽略重力的影响，求：（1）匀强电场场强E的大小；（2）粒子从电场射出时速度ν的大小；（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
人教版物理 磁场回旋加速器和质谱仪 专题练 原卷版
回旋加速器和质谱仪专题练（总分10060分钟）一、选择题（共10小题，每题6分，共60分）1．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒。
两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是()A．离子从磁场中获得能量B．带电粒子的运动周期是变化的C．离子由加速器的中心附近进入加速器D．增大金属盒的半径，粒子射出时的动能不变2.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，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．11B．12C．121D．1443.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。
置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。
若A处粒子源产生的质子的质量为m，电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。
则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C．质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变4.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。
D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。
位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速。
当质子被加速到最大动能E k后，再将它们引出。
忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是()A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能E k会变大B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C．若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n－1∶n5．如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒。
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析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（）【答案】B【解析】试题分析:电子在加速电场中：根据动能定理得qU=，得到v==；电子进入磁场过程：由evB=，电子的轨迹半径为r==， x=2r=，可见x∝，故B正确，A、C、D错误【考点】质谱仪的工作原理2.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源两极相连接的两个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．减小磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．增大D形金属盒的半径D．减小狭缝间的距离【答案】C【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，速度达最大时，粒子运动的半径与D型盒半径相等，由圆周运动规律有：,，则，可见要增大粒子射出时的动能，可增大磁场的磁感应强度或增大D形盒的半径，与加速电压无关，故C正确；【考点】考查了回旋加速器原理3.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，要增大某一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．减小狭缝间的距离D．增大D形金属盒的半径【答案】BD【解析】设D形盒的半径为R，则粒子可能获得的最大速度由解得带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径得粒子可能获得的最大动能Ekm=,由此式得选项BD正确。
高三物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析
高三物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析1.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．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．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小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【答案】 B【解析】回旋加速器是通过电场进行加速，磁场进行偏转来加速带电粒子．带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据，比较周期．当粒子最后离开回旋加速器时的速度最大，根据，求出粒子的最大速度，从而得出最大动能的大小关系．带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据，知氚核（13H）的质量与电量的比值大于α粒子（24He），所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大．根据得，最大速度，则最大动能，氚核的质量是α粒子的倍，氚核的电量是倍，则氚核的最大动能是α粒子的倍，即氚核的最大动能较小．故B正确，A、C、D错误．2.（10分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图中为回旋加速器的示意图。
D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上。
在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中。
两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速。
专题1.9 质谱仪和回旋加速器-
专题1.9 质谱仪与回旋加速器【人教版】【题型1 质谱仪】 .......................................................................................................................................................【题型2 回旋加速器】 ...............................................................................................................................................【题型3 综合问题】 ...................................................................................................................................................【题型4 速度选择器】 ...............................................................................................................................................【题型5 磁流体发电机】 ...........................................................................................................................................【题型6 电磁流量计】 ...............................................................................................................................................【题型7 霍尔元件】 ...................................................................................................................................................【题型8 综合问题】 ...................................................................................................................................................【题型1 质谱仪】【例1】如图所示，在容器A 中有同一种元素的两种同位素正粒子，它们的初速度几乎为0，粒子可从容器A 下方的小孔S 1飘入加速电场，然后经过S 3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后第一种同位素粒子打到照相底片D 上的M 点，第二种同位素粒子打到照相底片D 上的N 点。
质谱仪回旋加速器知识点总结
质谱仪回旋加速器知识点总结质谱仪和回旋加速器是两个分别用于物质分析和粒子加速的科学仪器，它们在不同的领域有着重要的应用。
接下来，我将分别总结质谱仪和回旋加速器的相关知识点。
1.质谱的基本原理质谱是一种用于分析物质中各组分的相对丰度和质量的方法。
它基于粒子的质量-电荷比（m/z）的差异，通过离子化，加速，分离和检测等过程来实现。
2.质谱的离子化方法常用的离子化方法有电子轰击、化学电离、电喷雾、激光解吸等。
其中，电子轰击是最常用的方法，通过高能电子与分子碰撞，使分子中的电子被轰击出来，产生离子。
3.质谱的加速和分离分离过程是通过质量分析器（mass analyzer）来实现的。
常见的质量分析器包括离子阱、四极杆、磁扇形质谱仪、飞行时间质谱仪等。
它们利用静电场、磁场和时间差等原理，按照离子的质量-电荷比进行分离和检测。
4.质谱的检测方法检测方法主要包括离子流计（Ion Current Detector, ICD）、质荷比分析器（mass-to-charge analyzer）等。
离子流计通过测量离子的电流或电荷量来检测离子信号，质荷比分析器则根据质量分析器中的离子在检测器中的位置来确定离子的质量-电荷比。
5.质谱的应用领域质谱仪广泛应用于各个领域，如环境科学、生物医药、食品安全、石油化工等。
它可以用于分析物质的成分、确定分子结构、定量分析、鉴别真伪和追溯等。
1.回旋加速器的基本原理回旋加速器是一种用于加速带电粒子的装置，其基本原理是利用静电场和磁场的作用，对电荷加速并使其沿着环形或螺旋轨道运动，从而提高其能量。
2.回旋加速器的工作过程回旋加速器主要分为加速和分束两个过程。
加速过程中，静电场和磁场作用使粒子在环形的轨道上不断加速；分束过程中，通过引入剖面磁场和多极磁场进行分束，使粒子束达到所需的束流特性。
3.回旋加速器的结构和组成部分回旋加速器由加速腔、磁铁、注入和提取系统、束流诊断和控制系统等组成。
加速腔提供电场加速粒子，磁铁通过产生磁场使粒子束束流；注入和提取系统负责将粒子注入和提取出束流；束流诊断和控制系统用于监测和控制粒子束的参数。
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5. 粒子回旋加速后的最大速度？
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6. 粒子回旋加速的时间？（忽略电场中加速的时间）
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（09年江苏卷）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半 径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。 磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子， 质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加
速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
（1）求粒子第2次和第1次经过两D形 盒间狭缝后轨道半径之比；
（2）求粒子从静止开始加速到出口 处所需的时间t；
（3）实际使用中，磁感应强度和加 速电场频率都有最大值的限制。若某一 加速器磁感应强度和加速电场频率的最 大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得 的最大动能Ekm。
若容器A中粒子的电荷量相同而 质量不同，它们进入磁场后将沿 着不同的半径做圆周运动，因而 打到照相底片的不同地方。从粒 子打到底片上的位置可以测出圆 周的半径r，进而可以算出粒子 的比荷 q 或算出它的质量。
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质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他用 质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。
质谱仪专题复习
一个质量为m、电荷量为q的粒子， 从容器A下方的小孔S1飘入电势 差为U的加速电场，其初速度几 乎为零，然后经过S3沿着与磁场 垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打到照相底 片D上（图3.6-4）。
（1）求粒子进入磁场时的速率。
（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
（3）若容器A中粒子的电荷量相同而质量不同， 它们进入磁场后将如何？
现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电 粒子的质量和分析同位素的重要工具。
回旋加速器专题复习
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1. 两D型盒之间有没有磁场？
O
2. 为什么出口处可从
3. 最后的一圈圆周运动的圆心 是不是在D型盒的圆心O处？
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4. 粒子能回旋加速的条件？