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题型: 多选题
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多选题

速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是(  )

A该束带电粒子带正电

B速度选择器的P1极板带负电

C能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB1

D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,粒子的比荷越大

正确答案

A,B,D

解析

解:A、由图可知,带电粒子进入匀强磁场B2时向下偏转,所以粒子所受的洛伦兹力方向向下,根据左手定则判断得知该束粒子带正电.故A正确.

B、在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个作用而做匀速直线运动,由左手定则可知,洛伦兹力方向竖直向下,则电场力方向向上,粒子带正电,电场强度方向向上,所以速度选择器的P1极板带负电.故B正确.

C、粒子能通过狭缝,电场力与洛伦兹力平衡,则有:qvB1=qE,解得v=.故C错误.

D、粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得

qvB=m,解得r=.可见,由于v是一定的,B不变,半径r越小,则越大.故D正确.

故选:ABD.

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题型: 单选题
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单选题

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形合D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法不正确的是(  )

A离子由加速器的中心附近进入加速器

B离子获得的最大动能与加速电压无关

C离子从磁场中获得能量

D离子从电场中获得能量

正确答案

C

解析

解:A、被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器,而从边缘离开加速器,故A正确.

B、当离子离开回旋加速器时,动能最大,根据qvB=m,解得,与加速电压无关.故B正确.

CD、由于洛伦兹力并不做功,而离子通过电场时有qU=,故离子是从电场中获得能量,故C错误,而D正确

本题选错误的,故选C.

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•天津校级月考)下列说法中正确的是(  )

A单摆在整个摆动过程中合外力始终不为零

B电磁流量计是应用电磁感应原理制成的

C一个加速质子的回旋加速器不需要改变任何量,这个装置也能用于加速α粒子

D电场中电场强度越大的地方,沿电场线方向相距为d的两点间电势差越大

正确答案

A,D

解析

解:A、单摆在整个摆动过程中合外力始终不为零.故A正确;

B、电磁流量计的圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场,当管中的导电液体流过磁场区域时,带电粒子受到洛伦兹力的作用发生偏转,从而使管壁的两端出现电势差,测出管壁上两点的电势差大小U,结合电场力与洛伦兹力大小相等,方向相反,就可以知道管中的液体流量Q单位时间内流过管道横截面的液体体积,该原理与粒子受到的洛伦兹力有关,与电磁感应原理无关.故B错误.

C、当质子换成α粒子,在磁场的运动周期T=,可知周期发生变化,即质子和α粒子在磁场的周期与在电场的周期不相等,不满足回旋加速器的工作原理,故C错误;

D、根据U=Ed可知,电场中电场强度越大的地方,沿电场线方向相距为d的两点间电势差越大.故D正确.

故选:AD

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题型: 多选题
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多选题

回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个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,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是(  )

A质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关

C高频电源只能使用矩形交变电流,不能使用正弦式交变电流

D不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子

正确答案

A,B

解析

解:A、由T=得v==2πfr.当r=R时,v最大,此v=2πfR,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,故B正确;

C、由于粒子在电场中运动的时间很短,高频电源能使用矩形交变电流,也能使用正弦式交变电流,此时满足粒子在电压最大时进入电场即可.故C错误;

D、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D错误;

故选:AB

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题型:简答题
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简答题

如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B,高频电场的电压为U,S0为粒子源,S′为引出口.若被加速粒子的质量为m,电荷量为q,设粒子加速时质量不变,且不考虑粒子从粒子源出来时具有的能量.

求:(1)外加电场的变化周期为多少?

(2)粒子从加速器中射出时所具有的能量多大?

(3)粒子在加速器中运动的总时间为多少?

正确答案

解:(1)加速电场变化的周期与粒子在磁场中运动周期相等,则有:

(2)由洛伦兹力提供向心力,结合牛顿第二定律,则有:

Bqv=m

解得:v=

粒子从加速器中射出时所具有的动能为:

E=mv2=m×(2=

(3)粒子每转一周获得的动能为:E′=2qU;

则粒子在加速器中转的圈数为:n===

粒子在加速器中运动的总时间为 t=nT=×=

答:(1)加速电场变化的周期为

(2)粒子从加速器中射出时所具有的动能为

(3)粒子在加速器中运动的总时间为

解析

解:(1)加速电场变化的周期与粒子在磁场中运动周期相等,则有:

(2)由洛伦兹力提供向心力,结合牛顿第二定律,则有:

Bqv=m

解得:v=

粒子从加速器中射出时所具有的动能为:

E=mv2=m×(2=

(3)粒子每转一周获得的动能为:E′=2qU;

则粒子在加速器中转的圈数为:n===

粒子在加速器中运动的总时间为 t=nT=×=

答:(1)加速电场变化的周期为

(2)粒子从加速器中射出时所具有的动能为

(3)粒子在加速器中运动的总时间为

下一知识点 : 回旋加速器
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