- 质谱仪
- 共880题
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D1、D2构成,其间留有空隙,则下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据洛伦兹力提供向心力有:,r=
,则周期T=
,知周期与轨道半径无关.故A错误.
B、回旋加速器中,离子做圆周运动的周期与交变电场的周期相同,保证持续加速.故B正确.
C、回旋加速器是利用电场加速,磁场偏转来加速粒子.故C错误,D正确.
故选BD.
如图,用回旋加速器来加速带电粒子,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,通过粒子的偏转方向和磁场方向知,该电荷带正电.故A正确.
B、因为加速粒子时粒子在磁场中运动的周期与电场的变化周期相等,所以D形盒的狭缝间所加的电压为交变电压.故B错误.
C、洛伦兹力不做功,所以磁场不增加粒子的动能.故C错误.
D、粒子在磁场中运动的周期T=,与粒子的速度、半径无关.故D错误.
故选:A.
(2016春•邯郸校级月考)如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图.此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器;磁感应强度为B的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外;胶片M.若静电分析器通道中心线半径为R,通道内有均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E;由粒子源发出一质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后,垂直场强方向进入静电分析器,在静电分析器中,离子沿中心线做匀速圆周运动,而后由S点沿着既垂直于磁分析器的左边界,又垂直于磁场方向射入磁分析器中,最终打到胶片上的某点.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:直线加速过程,根据动能定理,有:
qU=mv2 …①
电场中偏转过程,根据牛顿第二定律,有:
qE=m…②
磁场中偏转过程,根据牛顿第二定律,有:
qvB=m…③
A、由①②解得:U=ER,…④,故A正确;
B、由上解得:r==
…⑤,故B错误;
C、由④式,只要满足R=,所有粒子都可以在弧形电场区通过;
由⑤式,比荷不同的粒子从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定不同,故C错误;
D、由③④解得:r=,打到胶片上同一点的粒子的比荷一定相等;
由④式,比荷相同,故粒子的速度相同,故D正确;
故选:AD.
(2015秋•厦门期末)如图是质谱仪工作原理的示意图.初速度为零的带电粒子a、b(不计重力)在A点经电压U加速后,进人磁感应强度为B的匀强磁场作匀速圆周运动,最后分别打在感光板S上的x1、x2处.图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则( )
正确答案
解析
解:A、设粒子经电场加速后的速度大小为v,磁场中圆周运动的半径为r,电荷量和质量分别为q、m,打在感光板上的距离为x.
根据动能定理,得:qU=mv2,
v=
由qvB=m,
r==
则:x=2r=
得到:=
由图,x1<x2,U、B相同,则>
;
而a的质量可能大于b的质量,也可能小于b的质量;a的电荷量可能大于b的电荷量,也可能小于b的电量,故C正确,AB错误;
D、粒子在磁场中运动的时间都是半个周期,则:t=T=
,由于
>
,所以a在磁场中运动的时间小于b在磁场中运动的时间.故D错误.
故选:C.
1932年,劳伦斯和利文斯顿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处粒子源产生初速度不计、质量为m、电荷量为+q的粒子.粒子在加速器中被加速,
加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用.关于回旋加速器,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由于洛伦兹力始终鸟语粒子速度的方向垂直,所以洛伦兹力不做功,带电粒子从电场中获得能量.故A错误.
B、C、根据半径公式r=知,v=
,则粒子的最大动能
,与加速的电压无关,与D形盒的半径以及磁感应强度有关,D形盒的半径R越大,粒子加速所能获得的最大动能越大.故B正确,C错误;
D、只有电场力做功,粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后的动能之比是2:1,所以速度之比是:1,根据:r=
得:轨道半径之比为
:1.故D正确.
故选:BD.
扫码查看完整答案与解析