质谱仪_章节学习

1

题型：多选题

|

多选题

如图是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核（q1、m1）和氦核（q2、m2）．已知q2=2q1，m2=2m1，下列说法中正确的是（　　）

A它们的最大动能相同

B它们的最大速度相同

C仅增大高频电源的电压，其它条件不变，即可增大粒子的最大动能

D仅增大金属盒的半径，其它条件不变，即可增大粒子的最大动能

正确答案

B,D

解析

解：A、粒子的最大动能EKm=mv2=，根据两粒子的质量和电量的关系，知不等，则最大动能不同．故A错误．

B、根据qvB=m，解得v=，因为两粒子的比荷相等，则它们的最大速度相同．故B正确．

C、根据EKm=mv2=，知，要增大粒子的动能，增大电压和频率，最大动能不变，需增加磁感应强度和D形盒的半径．故C错误，D正确．

故选：BD．

1

题型：单选题

|

单选题

（2015秋•郴州期末）如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中A、C为间距极小的平行金属板（带电粒子在其中的运动时间可忽略），两板间加有场强大小恒定的电场．金属板右侧是圆形盒，圆形盒中加有垂直纸面的匀强磁场．带电粒子由P处静止释放，经电场加速后射入匀强磁场，在匀强磁场中做匀速圆周运动后回到P处再一次被加速…，对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（　　）

A加速电场的方向需要做周期性的变化

B带电粒子每运动一周被加速两次

C加速粒子的最大速度由加速电压的大小决定

D加速粒子的最大速度由圆形盒的半径决定

正确答案

D

解析

解：AB、带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次．电场的方向不需改变，在AC间加速．故AB错误．

C、根据r=得，v=．则EK=mv2=，其动能大小与AC间电压无关．故C错误．

D、当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r=得，v=．知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关．故D正确．

故选：D．

1

题型：多选题

|

多选题

一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两D形盒分别与电源相连．下列说法正确的是（　　）

A要使加速器能对质子加速，两盒应该与交流电源相连

B质子在电场中被加速

C质子在磁场中被加速

D质子在磁场中运动的周期随质子速度增大而增大

正确答案

A,B

解析

解：A、质子是在电场中加速的，磁场只改变质子的运动方向，使质子在磁场中做圆周运动，质子从左右两个盒子进入电场的方向不同，故加速电场的方向也要改变，所以两盒应该与交流电源相连．故A正确．

B、C、根据动能定理，粒子在电场中被加速，则有：qU=mv2，因此每经过一次被加速一次，而洛伦兹力总是垂直速度方向，所以洛伦兹力不做功，故B正确、C错误．

D、质子在磁场中运动的周期为，与质子的速度无关，故D正确．

故选：AB．

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，使质子由静止加速到能量为Ek，由A孔射出，求：

（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小；

（2）加速度中交变电场的周期；

（3）设两D形盒间的加速电压为U，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需时间（不计在电场中的加速时间）．

正确答案

解：（1）根据qvmB=m，得最大动能Ek=mvm2=，

因此加速器中匀强磁场B的大小：；

根据左手定则可知，质子由洛伦兹提供向心力，做匀速圆周运动，则磁场的方向垂直向里；

（2）根据T=，结合磁场的大小，则有：，

因质子在磁场中运动的周期与交变电场的周期相等，则交变电场的周期为．

（3）加速电压为U，则质子每次经电场加速后能量为EK0=qU；

共加速N次，则有：N=；

质子在一个周期内，被加速两次，则加速时间为；

答：（1）加速器中匀强磁场B的方向垂直于纸面向里和大小

（2）加速度中交变电场的周期；

（3）加速到上述能量所需时间．

解析

解：（1）根据qvmB=m，得最大动能Ek=mvm2=，

因此加速器中匀强磁场B的大小：；

根据左手定则可知，质子由洛伦兹提供向心力，做匀速圆周运动，则磁场的方向垂直向里；

（2）根据T=，结合磁场的大小，则有：，

因质子在磁场中运动的周期与交变电场的周期相等，则交变电场的周期为．

（3）加速电压为U，则质子每次经电场加速后能量为EK0=qU；

共加速N次，则有：N=；

质子在一个周期内，被加速两次，则加速时间为；

答：（1）加速器中匀强磁场B的方向垂直于纸面向里和大小

（2）加速度中交变电场的周期；

（3）加速到上述能量所需时间．

1

题型：单选题

|

单选题

粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D型金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f，加速电压的电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为+e，在加速器中被加速．不考虑相对论效应，则下列说法正确是（　　）

A质子被加速后的最大速度不能超过2mπ2R2f2

B加速的质子获得的最大动能随加速电场U增大而增大

C不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速α粒子

D质子第二次和第一次经过D型盒间狭缝后轨道半径之比为：1

正确答案

D

解析

解：A、质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，最大速度为：v==2πRf．故A错误．

B、根据qvB=m得，v=，则粒子的最大动能Ekm=mv2=，与加速的电压无关．故B错误．

C、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α粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子，故C错误．

D、粒子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，

根据qU=mv2，得v=，

质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度比为：1，

根据r=，则半径比为：1．故D正确．

故选：D．

热门试卷

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析