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题型:简答题
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简答题

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,在科学研究中具有重要应用.如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两端电压为U,板间匀强磁场磁感应强度为B1,一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2,结果分别打在a、b两点,测得两点间的距离为△R,由此可知,打在两点的粒子质量差为△m为多少?(粒子重力不计)

正确答案

解:在电容器中受力平衡有:qvB1=qE.解得

进入磁场B2后,qvB2=

解得R=

同位素的电量相等,质量不等.有

所以△m=

答:打在两点的粒子质量差为△m为

解析

解:在电容器中受力平衡有:qvB1=qE.解得

进入磁场B2后,qvB2=

解得R=

同位素的电量相等,质量不等.有

所以△m=

答:打在两点的粒子质量差为△m为

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题型: 单选题
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单选题

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氚核加速

B质子从磁场中获得能量

C质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比

D改变电压U不会影响质子在回旋加速器中运动时间

正确答案

D

解析

解:A、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等,根据T= 知,换用氚核,粒子的比荷变化,在磁场中运动的周期变化,而不改变磁感应强度B与交流电频率f,加速电场的周期不变,破坏了回旋加速器的工作条件,从而不能加速氚核.故A错误.

B、质子在磁场中所受的洛伦兹力对质子不做功,不能改变质子的动能,所以质子不能从磁场中获得能量,故B错误.

C、根据qvB=m,R是D形金属盒的半径,知质子获得的最大速度 v=,则最大动能EKm=mv2=,与加速的电压无关.故C错误

D、根据质子圆周运动的周期公式T=,T与质子的速度大小无关,所以若只改变加速电压U,不会改变质子在回旋加速器中运行的周期,但加速次数变化,则运行时间也会变化.故D正确.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

关于回旋加速器,下述说法中不正确是(  )

A电场的作用是使带电粒子加速,动能增大

B电场和磁场交替使带电粒子加速

C磁场的作用是使带电粒子在磁场中回旋,获得多次被加速的机会

DD形盒的半径越大,射出的带电粒子获得的能量越多

正确答案

B

解析

解:A、B、C、洛伦兹力不做功,故磁场只能使粒子旋回狭缝,粒子在电场中被加速,可知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关,与加速电压无关,故AC正确,B错误;

D、由qvB=m得,v=,则最大动能EK=mv2=,将D形盒的半径越大,粒子获得的动能将增加,故D正确;

本题选择错误,故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

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,就可以用于加速α粒子

D交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比

正确答案

D

解析

解:A、粒子在磁场中运动的周期T=,其周期的长短与粒子的速度大小无关,故A错误.

B、设D形盒的半径为R.根据qvB=m,解得粒子获得的最大 v=,则知最大速度与加速电压U无关,故B错误.

C、此加速器加速电场周期T=,加速α粒子时T=,两个周期不同,不能加速α粒子,故C错误.

D、交变电场的周期与带电粒子运动的周期相等,带电粒子在匀强磁场中运动的周期T=,频率f==,则f与荷质比成正比,故D正确.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是(  )

A电场和磁场都对带电粒子起加速作用

B电场和磁场是交替地对带电粒子做功的

C只有电场能对带电粒子起加速作用

D带电粒子在磁场中的运动时间会随运动半径的增大而增大

正确答案

C

解析

解:A、B、C、回旋加速器只有电场能对带电粒子起加速作用,磁场的作用是偏转,故AB错误,C正确;

D、粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

qvB=mvω

其中:

解得:

T=

带电粒子在磁场中的运动时间与半径无关,是固定的,故D错误;

故选:C.

下一知识点 : 回旋加速器
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