题目内容

如图所示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内的相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（　　）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B．加速电场的电压越大，能通过狭缝P的带电粒子的速率越大
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
B
E
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大

A、带电粒子进入磁场中向左偏转，所受的洛伦兹力向左，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电．该粒子在速度选择器中，受到电场力方向水平向右，则洛伦兹力方向必须水平向左，该粒子才能通过速度选择器，根据左手定则判断可知磁场方向垂直纸面向外．故A正确．
B、根据qE=qvB知，v=
E
B
，知速度大小为
E
B
的粒子能通过速度选择器，增大加速电压，粒子的速度发生变化，速度大于
E
B
或小于
E
B
的粒子不能通过狭缝P，故B、C错误．
D、根据qvB=m
v2
r
知，r=
mv
qB
，则越靠近狭缝P，半径越小，则比荷越大．故D正确．
故选：AD．
练习册系列答案
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如图所示，在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场：垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场II，O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点OM=MP=L．在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场．一质量为m、带电荷量为+q的粒子从电场中坐标为（-2L，-L）的点以速度υ0沿+x方向射出，恰好经过原点O处射入区域I又从M点射出区域I（粒子的重力忽略不计）．
（1）求第三象限匀强电场场强E的大小；
（2）求区域I内匀强磁场磁感应强度B的大小；
（3）如带电粒子能再次回到原点O，问区域II内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？
在图示区域中，x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，x轴下方有一匀强电场．现有一质子以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，质子在磁场中运动一段时间后从C点与x轴成45°角进入匀强电场区域，经时间t原路返回再次进入磁场继续运动．己知质子质量为m，电最为q，不计重力，磁场区域和电场区域足够大．求：
（1）C点的x坐标；
（2）匀强电场的场强大小和方向；
（3）质子第四次穿过x轴时的x坐标．
如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图．此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M．由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点．粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力．下列说法中正确的是（　　）
A．从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等
B．从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等
C．打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等
D．打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越大
回旋加速器是获得高能带电粒子的装置．其核心部分是分别与高频交流电源的两极相连的两个D形盒，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．关于回旋加速器，下列说法中正确的是（　　）
A．磁场对带电粒子的洛伦兹力对粒子不做功，因此带电粒子从D形盒射出时的动能与磁场的强弱无关
B．狭缝间的电场对粒子起加速作用，因此加速电压越大，带电粒子从D形盒射出时的动能越大
C．用同一回旋加速器分别加速不同的带电粒子，一般要调节交变电场的频率
D．带电粒子做一次圆周运动，被加速两次，因此交变电场的周期应为圆周运动周期的二倍
如图所示，不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器，恰好都能沿直线穿过，然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场，偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点．下列说法中不正确的有（　　）
A．这两种二价离子一定都是负离子
B．速度选择器中的匀强磁场方向垂直于纸面向里
C．打在M、N两点的离子的质量之比为OM：ON
D．打在M、N两点的离子在下面的磁场中经历的时间相等
如图所示，A选项中的是回旋加速器的原理图，B选项中的是研究自感现象的实验电路图，C选项中的是欧姆表的内部电路图，D选项中的图是动圈式话筒的原理图，下列说法正确的是（　　）
A．
是加速带电粒子的装置，其加速电压越大，带电粒子最后获得的速度越大
B．
电路开关断开瞬间，灯泡A一定会突然闪亮一下
C．
在测量电阻前，需两表笔短接，调节R1使指针指向0Ω
D．
利用了电磁感应的原理，声波使膜片振动，从而带动音圈产生感应电流
（18分）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，使质子由静止加速到能量为Ek，由A孔射出，求：

（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小；
（2）加速器中交变电场的周期；
（3）设两D形盒间的加速电压为U，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需时间（不计在电场中的加速时间）。
如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列说法正确的是（　   　 ）
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于B / E
C．比荷（q/m）越大的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P
D．粒子从P点运动到胶片A1A2的时间为2πm/qB0

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