《质谱仪与回旋加速器》 课时作业1A 教师版.docVIP

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质谱仪与回旋加速器(A卷)

(25分钟·60分)

一、选择题(本题共5小题，每题8分，共40分)

1．如图所示，下列说法正确的是()

A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，增加电压U即可

B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极

C．图丙是速度选择器，带电粒子(不计重力且只受电场和磁场的作用)能够从右向左沿直线匀速通过速度选择器

D．图丁是质谱仪的工作原理示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3，粒子的比荷越小

【解析】选B。根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式：r＝eq\f(mv,qB)，则有：v＝eq\f(qBr,m)，故最大动能为：Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2r2,2m)，与加速电压无关，故A错误；由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，A板是发电机的负极，B板是发电机的正极，故B正确；若带电粒子从右侧射入，若是正电荷，所受的电场力和洛伦兹力均向下，向下偏转；若是负电荷，所受的电场力和洛伦兹力均向上，向上偏转，知粒子不可能沿直线穿过场区，故C错误；根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝meq\f(v2,R)，则eq\f(q,m)＝eq\f(v,BR)，知粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S3，粒子的半径R越小，比荷越大，故D错误。

2．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。下列说法不正确的是()

A.B板带正电

B．A板带正电

C．其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大

D．其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大

【解析】选B。由左手定则，带正电的离子向下偏转打到B板，使B板带正电，带负电的离子向上偏转打到A板，使A板带负电，故A正确，B错误；设A、B两板之间的距离为d，达到稳定时飞入的带电离子二力平衡qvB＝eq\f(qUAB,d)，所以UAB＝Bdv，故C、D正确。本题选不正确的，故选B。

3．根据电、磁场对运动电荷的作用规律我们知道，电场可以使带电粒子加(或减)速，磁场可以控制带电粒子的运动方向。回旋加速器，图示的质谱仪都是利用以上原理制造出来的高科技设备，如图中的质谱仪是把从S1出来的带电量相同的粒子先经过电压U使之加速，然后再让它们进入偏转磁场B，这样质量不同的粒子就会在磁场中分离。下述关于回旋加速器，质谱仪的说法中错误的是()

A.经过回旋加速器加速的同种带电粒子，其最终速度大小与高频交流电的电压无关

B．经过回旋加速器加速的同种带电粒子，其最终速度大小与D形盒上所加磁场强弱有关

C．图示质谱仪中，在磁场中运动半径大的粒子，其质量也大

D．图示质谱仪中，在磁场中运动半径大的粒子，其电荷量也大

【解析】选D。根据qvB＝eq\f(mv2,r)，解得v＝eq\f(qBr,m)，则粒子的最终速度与交流电压无关，与D形盒上所加的磁场强弱有关。故A、B正确。根据qvB＝eq\f(mv2,r)得r＝eq\f(mv,qB)，根据qU＝eq\f(1,2)mv2得，v＝eq\r(\f(2qU,m))，则r＝eq\r(\f(2mU,qB2))，则在磁场中运动半径大的粒子，其电荷量小，其质量大，故C正确，D错误。本题选错误的，故选D。

4.如图所示的平行板器件中。电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同。利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫作速度选择器。若正离子(不计重力)以水平速度v＝eq\f(E,B)射入速度选择器，则()

A．正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器

B．正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器

C．仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器

D．仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器

【解析】选A。正离子从P孔射入，电场力方向竖直向下，大小为qE，洛伦兹力方向竖直向上，大小F＝qvB＝qE，两个力平衡，粒子做匀速直线运动，故A正确；正离子从Q孔射入，电场力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向下，两个力不能平衡，将向下偏转，故B错误；改变离子的电性，从P孔射入，电场力和洛伦兹力都反向，仍然平衡，做匀速直线运动，故C错误；电场力与洛伦兹力平衡时，与电量无关，从P孔射入，只要速度满足条件，都能保持平衡，故D错误。所以A正确，B、C、D错误。

5．2019年我国研制出了世界上