质谱仪
共880题

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题型：简答题

简答题

1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图11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处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q 初速度可不计，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．

（1）求粒子第1次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径？

（2）求粒子从开始被加速到由出口处射出，在磁场中的运动总时间t？

正确答案

解：（1）设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1，由动能定理有：qu=mv12

洛伦兹力提供向心力，则有：qv1B=m

联立解得：r1=

（2）设粒子到出口处被加速了n圈解得，由动能定理有：2nqU=mv2

由牛顿第二定律有：qvB=m

由周期公式有：T=

且t=nT

解上四个方程得：t=

答：（1）粒子第1次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径；

（2）粒子从开始被加速到由出口处射出，在磁场中的运动总时间t

解析

解：（1）设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1，由动能定理有：qu=mv12

洛伦兹力提供向心力，则有：qv1B=m

联立解得：r1=

（2）设粒子到出口处被加速了n圈解得，由动能定理有：2nqU=mv2

由牛顿第二定律有：qvB=m

由周期公式有：T=

且t=nT

解上四个方程得：t=

答：（1）粒子第1次经过两D形盒间狭缝后的轨道半径；

（2）粒子从开始被加速到由出口处射出，在磁场中的运动总时间t

题型：多选题

多选题

1932年，美国的物理学家劳伦斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的两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处粒子源产生的质量为m、电荷量为+q粒子在加速器中被加速，其加速电压恒为U．带电粒子在加速过程中不考虑相对论效应和重力的作用．则（　　）

A带电粒子在加速器中第1次和第2次做曲线运动的时间分别为t1和t2，则t1：t2=1：2

B带电粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比r1：r2=：2

C两D形盒狭缝间的交变电场的周期T=

D带电粒子离开回旋加速器时获得的动能为

正确答案

B,C,D

解析

解：A、带电粒子在磁场中运动的周期与电场变化的周期相等，根据，则v=，周期T=，与粒子的速度无关，t1：t2=1：1．交变电场的周期也为．故A错误，C正确．

B、根据v2=2ax得，带电粒子第一次和和第二次经过加速后的速度比为，根据知，带电粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比r1：r2=：2．故B正确．

D、根据，知v=，则带电粒子离开回旋加速器时获得动能为．故D正确．

故选BCD．

题型：多选题

多选题

（2015秋•历城区期末）回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中（　　）

A若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大

B若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行时间缩短

C质子第n次被加速前后的轨道半径之比为：

D若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子

正确答案

B,C

解析

解：A、根据qvB=m，得v=．则最大动能EK=mv2=，与加速电压无关，故A错误；

B、若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中加速次数会减小，导致运行时间变短，故B正确；

C、根据洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，则有半径公式R=与nqU=mv2，所以质子第n次被加速前后的轨道半径之比为：，故C正确；

D、若只将交变电压的周期变为2T，而质子在磁场中运动的周期不变，则两周期不同，所以不能始终处于加速状态，故D错误，

故选：BC．

题型：多选题

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极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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．要使带电粒子射出时的动能增大，则可以（　　）

A增大磁场的磁感应强度

B增大加速电压

C增大D形金属盒的半径

D减小狭缝间的距离

正确答案

A,C

解析

解：由qvB=m，解得v=．

则动能EK=mv2=，则知带电粒子的最大动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能．故A、C正确，B、D错误．

故选：AC．

题型：多选题

多选题

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形盒Dl、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（　　）

A离子由加速器的中心附近进人加速器

B离子由加速器的外侧边缘进人加速器

C离子从电场中获得能量

D要想离子获得的动能越大，则要求加速电压越大

正确答案

A,C

解析

解：A、离子由加速器的中心附近进入加速器，从而实现在电场中加速，在磁场中偏转．故A正确，B错误．

C、回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转来加速粒子．故C正确；

D、根据qvB=m得，粒子出D形盒时的速度vm=，则粒子出D形盒时的动能Ekm=，故D错误．

故选：AC．

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