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题型: 多选题
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多选题

如图所示,一束粒子(不计重力,初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域Ⅰ,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ,其中磁场的方向如图所示,磁感应强度大小可根据实际要求调节,收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上.则(  )

A该装置可筛选出具有特定质量的粒子

B该装置可筛选出具有特定比荷的粒子

C该装置可筛选出具有特定速度的粒子

D该装置可筛选出具有特定动能的粒子

正确答案

B,C

解析

解:粒子只有沿O2、O3方向做直线运动,粒子才能进入收集室,由qvB=qE,得v=,所以该装置可筛选出具有特定速度的粒子.

在电场中,根据动能定理得  qU=mv2,解得:v=

又v=,得:=

所以=

所以可以筛选出具有特定比荷的粒子,但不能选出特定质量或特定电荷量的粒子,也不能选出具有特定动能的粒子,故BC正确,AD错误.

故选:BC.

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多选题

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离子从电场中获得能量

C增强磁感应强度可以使粒子射出时的动能增加

D增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加

正确答案

B,C,D

解析

解:A、离子在磁场中受到洛伦兹力,但不做功,故A错误;

B、带电粒子源源不断的在电场中处于加速状态,从而获得能量.虽速度增大,但在磁场中周期不变,所以粒子的运动周期是固定的,故B正确;

CD、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CD正确;

故选:BCD.

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多选题

回旋加速器的核心部分是分别与高频交流电源两极连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,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,设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电周期为T.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

B如加速电场的电压增加到原来的4倍,则质子加速后的最大速度增加到原来的2倍

C当磁感应强度B改为原来的4倍时,要使粒子在通过狭缝时都能得到加速,则交流电周期应改为原来的

D不改变B和T,该回旋加速器也能用于加速α粒子

正确答案

A,C

解析

解:A、由T=得v=r.当r=R时,v最大,即为v=,故A正确;

B、由qvB=m得v=,当r=R时,v最大,v=,由此可知质子的最大速度只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,与加速电压无关,故B错误;

C、此加速器加速电场周期T=,加速α粒子时T=,当磁感应强度B改为原来的4倍,T是原来的,粒子能被加速,则交流电周期应改为原来的倍,故C正确;

D、不改变B和f,该回旋加速器不能用于加速α粒子,因粒子的比荷变化了,导致运动的周期变化了.故D错误;

故选:AC.

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多选题

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,增大磁感应强度,可以增大粒子射出时的动能

B离子从电场中获得能量,增大a、b电压,不能增大粒子射出时的动能

C随着带电粒子的动能的增大,它的运动周期也变了

D增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加

正确答案

B,D

解析

解:A、离子受到洛伦兹力,其力不做功,则不能从磁场中获得能量,而根据公式r=,有v=,故最大动能Ekm=mv2=,显然,当带电粒子q、m、R一定的,则Ekm∝B2,即Ekm随磁场的磁感应强度B增大而增大,但注意确保粒子在电场中一直处于加速,故A错误;

B、根据W=qU,可知:粒子在电场中加速时每次获得的能量相同,最大动能Ekm=mv2=,与电压无关,故B正确;

C、根据T=,可知,粒子每次在磁场中偏转的时间不变,故C错误;

D、根据公式r=,有v=,故最大动能Ekm=mv2=,当增大金属盒的半径,因此最大动能变大,故D正确,

故选:BD.

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多选题

如图所示,不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器,恰好都能沿直线穿过,然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场,偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点.下列说法中正确的有(  )

A这两种二价离子一定都是负离子

B速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里

C打在M、N两点的离子的质量之比为OM:ON

D打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等

正确答案

A,B,C

解析

解:A、假设粒子带正电,由左手定则可判断粒子向左偏转,故粒子带负电,故A正确;

B、进入速度选择器,电场力向右,故洛伦兹力向左,根据左手定则知磁场垂直于纸面向里,故B正确;

C、速度为v=粒子可通过选择器,由Bqv=m,知R=,知R与质量成正比打在M、N两点的离子的质量之比为OM:ON,故C正确;

D、粒子在磁场中运动半个周期,根据T=知周期与质量有关,故质量不同,周期不同,故D错误;

故选:ABC.

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