- 质谱仪
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(2015秋•鞍山校级期末)回旋加速器是利用较低电压的高频电源,使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器,其工作原理如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、C、粒子在磁场中,由洛伦兹力提供向心力,故在磁场中做匀速圆周运动,由r=,知粒子的轨道半径与它的速率成正比;每加速一次粒子的动能增大一些,半径变大一些.故A正确,C错误;
B、D、由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得r=
,故周期T=
=
,T与速度大小无关,则粒子由A0运动到A1与粒子由A2运动到A3所用的时间都等于半个周期,时间相等,故BD错误.
故选:A.
(2015秋•宿松县校级期末)回旋加速器带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒,两金属盒处于盒底的匀强磁场中,并分与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时加速,如图所示,现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的是( )
正确答案
解析
解:带电粒子从D形盒中射出时的动能 Ekm=mvm2 (1)
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则圆周半径 R= (2)
由(1)(2)可得Ekm=
显然,当带电粒子q、m一定的,则Ekm∝R2 B2
即Ekm随磁场的磁感应强度B、D形金属盒的半径R的增大而增大,与加速电场的电压和狭缝距离无关,
故选:BD.
用来加速带电粒子的回旋加速器,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,两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图所示,忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是.( )
正确答案
解析
解:A、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-t2=t2-t1.故A错误.
B、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),故B正确;
C、根据半径公式r=知,v=
,则粒子的最大动能Ek=
mv2=
,与加速的次数无关,与D形盒的半径以及磁感应强度有关.故C正确,D错误.
故选:BC.
回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、离子每次通过D形盒D1、D2间的空隙时,电场力做正功,动能增加,所以离子从电场中获得能量.故A正确.
B、离子在磁场中受到的洛伦兹力不做功,不能改变离子的动能,所以离子不能从磁场中获得能量.故B错误.
C、D设D形盒的半径为R,当离子圆周运动的半径等于R时,获得的动能最大,则由Bqv=m可得:v=
,
则最大动能为:Ekm=mv2=
.
可见,最大动能与加速电压,及极板间的空隙间距均无关,而当增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的最大动能.故C正确,D错误.
故选:AC.
如图所示,在水平放置的两块金属板AB上加上不同电压,可以使从炽热的灯丝释放的电子以不同速度沿直线穿过B板中心的小孔Ο,进入宽度为L的匀强磁场区域,匀强磁场区域的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.已知电子的质量为m,电荷量为e,并设电子离开A板时的初速度为零.若使电子穿过磁场区域并从边界MN上的Q点射出,且从Q点穿出时速度方向偏离原来的方向的角度为θ,则A、B两板问电压U为多大?
正确答案
解:(1)电子在AB板间电场中加速时,由动能定理得:
eU0=
电子进入磁场区域做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得
evB=m
由几何关系,则有:rsinθ=L;
综上所得U=.
答:AB两板间电压U=.
解析
解:(1)电子在AB板间电场中加速时,由动能定理得:
eU0=
电子进入磁场区域做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得
evB=m
由几何关系,则有:rsinθ=L;
综上所得U=.
答:AB两板间电压U=.
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