- 质谱仪
- 共880题
回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示.两D形盒间的窄缝中存在匀强电场,两D形盒内存在匀强磁场,粒子在加速器内不断被加速直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用同一加速器分别加速质子(电量为q,质量为m)和α粒子(电量为2q,质量为4m),比较它们在磁场中做圆周运动的周期和获得的最大动能,有( )
正确答案
解析
解:带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同,根据知,质子质量与电量的比值小于α粒子质量与电量的比值,所以α粒子做圆周运动周期较大.根据
,得v=
.则最大动能
,质子和α粒子的电量比为1:2,质量比为1:4,最大半径r相等,所以两粒子获得最大动能相等.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图所示为质谱仪的原理示意图.现利用这种质谱议对氢元素进行测量.氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S,无初速度飘入电势差为U的加速电场.加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中.氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条”质谱线”.关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序,和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据qU=得,v=
.比荷最大的是氕,最小的是氚,所以进入磁场速度从大到小的顺序是氕、氘、氚.故A、B错误.
C、进入偏转磁场有,R=
,氕比荷最大的,轨道半径最小,c对应的是氕,氚比荷最小,则轨道半径最大,a对应的是氚.故C错误,D正确.
故选D.
关于回旋加速器的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、回旋加速器是利用电场进行加速,磁场进行偏转的,在磁场中速度的大小不变.故A、B正确,C错误.
D、粒子在磁场中运动的周期T=,与粒子的速度无关.所以粒子做圆周运动一周的时间不变.故D错误.
故选AB.
如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置,其核心部分是两个D型金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.如果D型金属盒的半径为R,垂直D型金属盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,高频电源频率为f,下列说法正确的有( )
正确答案
解析
解:A、由T=,且T=
可知:质子被加速后的最大速度为2πfR,不可能超过2πfR,质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关,故AB正确.
C、高频电源可以使用正弦式交流电,故C错误.
D、根据T可知,质子换成α粒子,比荷发生变化,则在磁场中运动的周期发生变化,回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等,故需要改变磁感应强度或交流电的周期,故D错误.
故选:AB.
1930年,劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,并因此获得了1939年度诺贝尔物理学奖,关于回旋加速器,下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、粒子在磁场中偏转,洛伦兹力不做功,在电场中加速,电场力做正功,知离子在电场中获得能量,在磁场中能量不变.故A正确.
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、被加速离子由加速器的中心附近进入加速器,而从边缘离开加速器,C正确;
D、根据qvB=m得,v=
,则粒子的最大动能Ekm=
mv2=
,D形盒的半径加倍,离子获得的动能将增加为4倍.故D正确.
本题选择错误的,故选:B.
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