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质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图所示为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是( )
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B
试题分析:电子在加速电场中:根据动能定理得qU=
,得到v=
=
;电子进入磁场过程:由evB=
,电子的轨迹半径为r=
=
, x=2r=
,可见x∝
,故B正确,A、C、D错误
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两个电荷量分别为q和-q的带电粒子分别以速度V
a
和V
b
沿射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,同时到达B点,如图所示,则( )
A.a粒子带负电,b粒子带正电
B.两粒子的轨道半径之比R
a
:R
b
=
3
:1
C.两粒子的质量之比m
a
:m
b
=1:2
D.两粒子的速度之比V
a
:V
b
=1:2
如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P
0
处以速度v
0
沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )
A.带电粒子每运动一周被加速两次
B.带电粒子每运动一周P
1
P
2
=P
3
P
4
C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D.加速电场方向需要做周期性的变化
关于回旋粒子加速器,下列说法正确的是( )
①加速器中的电场和磁场都可以使带电粒子加速
②加速器的半径越大粒子从加速器射出时能量越大
⑨加速电场的电压越大粒子从加速器射出时能量越大
④加速器中的磁感强度越大粒子从加速器射出时能量越大.
A.①②
B.①③
C.②③
D.②④
图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个“D”形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源两极相连。带电粒子在磁场中运动的动能E
k
随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法正确的是
A.在E
k
—t图中应有(t
2
-t
1
)>(t
3
-t
2
)>(t
4
-t
3
)>……(t
n
-t
n-
1
)
B.高频电源的变化周期应该等于t
n
-t
n-
1
C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径
D.在磁感应强度B、“D”形盒半径R、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加速次数越多,粒子的最大动能一定越大
图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在运动中的动能E
k
随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是( )
A.从E
k
-t图可知,要想粒子获得的最大动能越大,则要求D形盒的面积也越大
B.在E
k
-t图中应有t
4
-t
3
=t
3
-t
2
=t
2
-t
1
C.高频电源的变化周期应该等于t
n
-t
n-1
D.从E
k
-t图可知,粒子加速次数越多,粒子的最大动能一定越大
1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如下图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D
1
、D
2
构成,其间留有空隙.下列说法正确的是
A.离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量
B.回旋加速器只能用来加速正离子
C.离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半
D.离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等
质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,电压为
U
1
;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为
B
1
,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为
B
2
,今有一质量为
m
,电量为
+e
的电子(不计重力),经加速后,该粒子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做半径为
R
的匀速圆周运动.
求:(1)粒子的速度
v
;
(2)速度选择器的电压
U
2
;
(3)粒子在磁感应强度为
B
2
磁场中做匀速圆周运动的半径
R
.
右图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个
D
型金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能
E
K
随时间
t
变化规律如下图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是
A.高频电源的变化周期应该等于
t
n
-
t
n
-1
B.在
E
K
-
t
图象中
t
4
-
t
3
=
t
3
-
t
2
=
t
2
-
t
1
C.粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大
D.不同粒子获得的最大动能都相同
关 闭
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