质谱仪
共880题

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题型：单选题

单选题

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．要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（　　）

A增大磁场的磁感应强度

B增大匀强电场间的加速电压

C减小D形金属盒的半径

D减小狭缝间的距离

正确答案

解析

解：由qvB=m，解得：v=．

则动能EK=mv2=，知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正确，BCD错误．

故选：A．

题型：单选题

单选题

如图所示，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形盒．两盒间构成一狭缝，两D形盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，下列有关回旋加速器的描述正确的是（　　）

A粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速

BD形盒半径越大，粒子从回旋加速器射出时动能越大

C狭缝间电压越大，粒子从回旋加速器射出时动能越大

D高频交流电源的周期等于粒子在D形盒中运动周期的2倍

正确答案

解析

解：A、回旋加速器运用电场加速和磁场偏转来加速粒子，在D形盒中运动时，速度大小不变．故A错误．

B、根据得，v=，则粒子从回旋加速器中射出时的动能，知D形盒的半径越大，粒子从回旋加速器射出时的动能越大，与狭缝间的电压无关．故B正确，C错误．

D、回旋加速器交流电源的周期与粒子在D形盒中运动的周期相等．故D错误．

故选：B．

题型：简答题

简答题

有一回旋加速器，加在D形盒内两极的交变电压的频率为1.2×107Hz．D形盒的半径为0.532m，求：

（1）加速氚核所需的磁感应强度B．

（2）氚核所达到的最大速率v．

（氚核的质量约为质子的2倍，带有一个元电荷的正电）

正确答案

解：（1）要使氘核每次经过电场时都得到加速，氘核圆周运动的频率应等于交流电压的频率，则有：=f

可得：B==≈1.57T

（2）当氘核的轨迹半径等于半圆形D盒电极的半径时速度最大，动能最大，

由公式R= 得氘核获得的最大速度为：

vm==m/s≈4×107m/s；

答：（1）加速氚核所需的磁感应强度为1.57T．

（2）氚核所达到的最大速率4×107m/s．

解析

解：（1）要使氘核每次经过电场时都得到加速，氘核圆周运动的频率应等于交流电压的频率，则有：=f

可得：B==≈1.57T

（2）当氘核的轨迹半径等于半圆形D盒电极的半径时速度最大，动能最大，

由公式R= 得氘核获得的最大速度为：

vm==m/s≈4×107m/s；

答：（1）加速氚核所需的磁感应强度为1.57T．

（2）氚核所达到的最大速率4×107m/s．

题型：单选题

单选题

如图是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，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（　　）

Aa的质量一定大于b的质量

Ba的电荷量一定大于b的电荷量

Ca运动的时间小于b运动的时间

Da的比荷（）小于b的比荷（）

正确答案

解析

解：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S．

根据动能定理，得

qU=mv2

解得：v=

由qvB=m

解得：r==

则S=2r

得到：=

由图，Sa＜Sb，U、B相同，则＞；

而周期T=，因此它们的运动时间是周期的一半，

由于＞，所以a运动的时间小于b运动的时间，故C正确，ABD错误；

故选：C．

题型：简答题

简答题

（2015秋•无锡期中）质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外．一束电荷电量相同、质量不同的带正电的粒子，沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线匀速穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为△x，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：

（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小？

（2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m？

（3）试比较这两种带电粒子在磁场B2中运动时间的大小关系，并说明理由？

正确答案

解：（1）两极板间电场强度：E=

粒子在电容器中做直线运动，故qE=qvB1

解得

（2）带电粒子在匀强磁场B2中做匀速圆周运动，

则

打在a处的粒子的质量

打在b处的粒子的质量

又△x=2R1-2R2

联立得△m=m1-m2==

（3）打在a处的粒子的运动时间t1大于打在b处的粒子的运动时间t2；

因为，t=

由上式可解得m1＞m2；

故 t1＞t2；

答：（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小；

（2）打在a、b两点的粒子的质量之差；

（3）t1＞t2，理由如上所述．

解析

解：（1）两极板间电场强度：E=

粒子在电容器中做直线运动，故qE=qvB1

解得

（2）带电粒子在匀强磁场B2中做匀速圆周运动，

则

打在a处的粒子的质量

打在b处的粒子的质量

又△x=2R1-2R2

联立得△m=m1-m2==

（3）打在a处的粒子的运动时间t1大于打在b处的粒子的运动时间t2；

因为，t=

由上式可解得m1＞m2；

故 t1＞t2；

答：（1）粒子进入磁场B2时的速度v的大小；

（2）打在a、b两点的粒子的质量之差；

（3）t1＞t2，理由如上所述．

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