高二物理(人教版)试题选择性必修二课时跟踪检测(七) 质谱仪与回旋加速器

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1、课时跟踪检测(七)质谱仪与回旋加速器A级基础达标1(2024绍兴高二质检)如图所示为质谱仪的示意图。电荷量和质量不同的离子从电离室A中“飘”出,从缝S1进入电势差恒定的加速电场中加速,然后从S3垂直进入匀强磁场B中做匀速圆周运动,最后打在照相底片上。已知质子从静止开始被加速电场加速,经磁场偏转后打在底片上的P点,某二价正离子从静止开始经相同的电场加速和磁场偏转后,打在底片上的Q点,已知QS312PS3,则离子质量和质子质量之比为()A12B24C144D2882.(多选)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形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场

2、,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处在垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,粒子重力不计,下列说法正确的是()A增大交流电源的电压B增大磁感应强度C减小狭缝间的距离D增大D形盒的半径3.(2024山东济南期末)(多选)利用质谱仪可以分析碘的各种同位素。如图所示,电荷量相同的带正电的131I与127I从容器A下方的小孔S1进入加速电场(初速度不计),经电场加速后从小孔S2射出,进入垂直纸面的匀强磁场中,最后打在照相底片D上。下列说法正确的是()A磁场的方向垂直纸面向里B打在b处的是127IC127I在磁场中运动速度更大D131I在磁场中运动时间更长4如图甲所

3、示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,两盒分别与高频电源两极相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,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在Ekt图像中应有t4t3t3t2t2t1B加速电压越大,粒子最后获得的动能就越大C粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大D要想粒子获得的最大动能增大,可增加D形盒的半径5(2024山东日照期末)如图所示为一种质谱仪原理图,由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线(图中虚线圆弧)的半径为R,通道内存在均匀辐射电场,中心线处

4、的电场强度大小为E,磁分析器内有垂直纸面向外、范围足够大的有界匀强磁场。让氢元素的两种同位素氕核(11H)和氘核(12H)分别从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由狭缝P垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上。不计粒子重力,下列说法正确的是()A加速电场的电压与静电分析器的电场强度应满足UERB氕核和氘核会打在胶片上的同一位置C氕核和氘核打在胶片的位置到狭缝P的距离之比为1D氕核和氘核打到胶片的位置到狭缝P的距离之比为16.(2024天津宁河区期末)(多选)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D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是(

5、)A离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大B离子从磁场中获得能量C增大D形盒的半径,其余条件不变,离子离开磁场的动能将增大D增大加速电场的电压,其余条件不变,离子在D形盒中运动的时间变短7.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。速度选择器内互相垂直的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。挡板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。挡板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小

6、8.(2023福建高考)阿斯顿(F.Aston)借助自己发明的质谱仪发现了氖等元素的同位素而获得诺贝尔奖,质谱仪分析同位素简化的工作原理如图所示。在PP上方存在一垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。两个氖离子在O处以相同速度v垂直磁场边界入射,在磁场中发生偏转,分别落在M和N处。已知某次实验中,v9.6104 m/s,B0.1 T,落在M处氖离子比荷(电荷量和质量之比)为4.8106 C/kg;P、O、M、N、P在同一直线上;离子重力不计。(1)求OM的长度;(2)若ON的长度是OM的1.1倍,求落在N处氖离子的比荷。B级综合应用9.如图所示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的电场

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