1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器 2023-2024學(xué)年高二物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

答案第=page11頁(yè)，共=sectionpages22頁(yè)第=page55頁(yè)1.4質(zhì)譜儀與回旋加速器一、單項(xiàng)選擇題1．如圖所示是顯像管原理俯視圖，接通電源后，電子從電子槍射出，沒有磁場(chǎng)時(shí)打在O，為使電子偏轉(zhuǎn)，在管頸安裝了偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如果要使電子束在水平方向偏離中心，打在熒光屏的A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)該（）A．豎直向下 B．豎直向上C．水平向左 D．水平向右2．為了利用海洋資源，海洋工作者有時(shí)根據(jù)水流切割地磁場(chǎng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量海水的流速，假設(shè)海洋某處的地磁場(chǎng)豎直分量B=0.5×10﹣4T，水流是南北流向，如圖所示，將兩個(gè)電極豎直插入此處海水中，且保持兩電極的連線垂直水流方向，若兩電極相距L=10m，與兩電極相連的靈敏電壓讀數(shù)U=0.2mV，則海水的流速大小為（）A．4m/s B．40cm/sC．4cm/s D．4mm/s3．利用質(zhì)譜儀測(cè)量氫元素的同位素，如圖所示，讓氫元素的三種同位素氕、氘、氚（11H、12H、13H）的離子流從容器A下方的小孔無(wú)初速度飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在照相底片D上，形成aA．a(chǎn)質(zhì)譜線對(duì)應(yīng)的是氚離子B．進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，氕、氘、氚速率相等C．進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，氕離子的動(dòng)量最大D．氕、氘、氚在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等4．如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，金屬板M、N正對(duì)著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)入x子束（分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束）從左向右進(jìn)入極板時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．N板的電勢(shì)高于M板的電勢(shì)B．M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)C．R中有由b向a方向的電流D．R中無(wú)電流通過(guò)5．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。不計(jì)重力，則（）A．若電子以相同的速率從右向左飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)B．若電子以相同的速率從右向左飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)C．若電子以相同的速率從左向右飛入，電子將向下偏轉(zhuǎn)D．若電子以相同的速率從左向右飛入，電子也沿直線運(yùn)動(dòng)6．如圖所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2平板S下方有強(qiáng)度為A．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小7．一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板P、Q之間有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，P、Q兩板間便產(chǎn)生電壓。如果將P、Q和電阻為R的用電器連接，P、Q就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。若P、Q兩板相距為dA．Q板電勢(shì)高于P板電勢(shì) B．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為2BdvC．通過(guò)用電器的電流方向從下到上 D．用電器兩端電壓大小為Bdv8．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，憑借此項(xiàng)成果，他于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其原理如圖所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為+q，在加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說(shuō)法正確的是（）A．帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器B．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大C．質(zhì)子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與D形盒半徑成正比D．該加速器加速質(zhì)量為4m、電荷量為2q的α粒子時(shí)，交流電頻率應(yīng)變?yōu)?．如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上MN兩點(diǎn)的電動(dòng)勢(shì)E，就可以知道管中液體的流量q——單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則關(guān)于q的表達(dá)式正確的是（）A．q=πdEBC．q=πd10．如圖所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，已知該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)為n，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b，內(nèi)有帶電量為-q(q>0)的自由運(yùn)動(dòng)電荷．導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，則導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓U及上、下表面的電勢(shì)高低的表述正確的是．()A．IBnqa，φ上<φ下C．nqBIa，φ上>φ下11．如圖所示回旋加速器是由兩個(gè)D形金屬盒組成，中間網(wǎng)狀狹縫之間加電壓（電場(chǎng)）。兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩個(gè)半徑為R的半圓型金屬盒，接在電壓為U、周期為T的交流電源上，位于圓心處的質(zhì)子源能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略），質(zhì)子在兩盒之間被電場(chǎng)加速，已知質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m，忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不考慮加速過(guò)程中的相對(duì)論效應(yīng)，不計(jì)質(zhì)子重力，下列說(shuō)法合理的是（）A．若只增大交流電源的電壓U，則質(zhì)子的最大動(dòng)能將增大B．交流電源的周期等于2πmqBC．質(zhì)子獲得最大速度為D．質(zhì)子獲得最大速度為2Uq12．圖甲為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖，將一束等離子體連續(xù)以速度v垂直于磁場(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可在相距為d、正對(duì)面積為S的兩平行金屬板間產(chǎn)生電壓。圖乙為速度選擇器的原理圖，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。一帶電粒子（重力不計(jì)）從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A．磁流體發(fā)電機(jī)上板A為正極，下板B為負(fù)極B．穩(wěn)定時(shí)，磁流體發(fā)電機(jī)的A、B兩板間電壓U=BSvC．速度選擇器中沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)的一定帶正電D．速度選擇器中沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)的粒子速度為v=13．回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們接在電壓為U、周期為T的交流電源上。位于D1的圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略），它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速。當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動(dòng)能EkA．若只增大交變電壓U，則質(zhì)子的最大動(dòng)能EkB．若只將交變電壓的周期變?yōu)?T，仍可用此裝置加速質(zhì)子C．質(zhì)子第n次被加速前、后的動(dòng)能之比為n-1D．質(zhì)子第n次被加速前、后圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度之比為n-114．回旋加速器的工作原理示意圖如圖所示，正中間有狹縫（寬度為d）的兩個(gè)D形盒（半徑均為R）接上高頻交流電（在狹縫之間對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E），并處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在D1的中心O處有一個(gè)粒子源，它產(chǎn)生并發(fā)出比荷為k的帶正電粒子（不計(jì)重力，初速度為0），經(jīng)狹縫間的電場(chǎng)加速后進(jìn)入D2中，在洛倫茲力的作用下運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后，再次經(jīng)過(guò)狹縫通過(guò)電場(chǎng)加速后進(jìn)入D1中，如此周而復(fù)始最后從D形盒的邊緣以速度A．粒子在狹縫之間的加速次數(shù)為vB．粒子在狹縫之間運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為vEkC．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為D．粒子第二次被加速結(jié)束時(shí)的位置與O的距離為2R15．核廢水中包含了具有放射性的碘的同位素131I利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素。如圖所示，電荷量相同的131I和127I以相同的速度從O點(diǎn)進(jìn)入速度選擇器（速度選擇器中的電場(chǎng)方向水平向右、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1）后，再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2），最后打在照相底片的A．B1垂直紙面向里，131I和127IB．B1垂直紙面向里，131I和127C．B1垂直紙面向外，131I和127ID．B1垂直紙面向外，131I和12716．如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器內(nèi)有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)。不計(jì)粒子重力，下