【-學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理(人教版-選修3-1)第3章-第6節(jié)-課時(shí)作業(yè)

第6節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．洛倫茲力方向總是垂直于速度方向，所以洛倫茲力不對(duì)帶電粒子做功，它只轉(zhuǎn)變帶電粒子速度的方向，不轉(zhuǎn)變帶電粒子速度的大?。?．垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．洛倫茲力充當(dāng)向心力．即Bqv＝meq\f(v2,r)，所以r＝eq\f(mv,Bq)，由v＝eq\f(2πr,T)，得知T＝eq\f(2πm,Bq)3．質(zhì)譜儀的原理和應(yīng)用(1)原理圖：如圖1所示．圖1(2)加速：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的加速電場(chǎng)，由動(dòng)能定理得：qU＝eq\f(1,2)mv2①(3)偏轉(zhuǎn)：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力供應(yīng)向心力：qvB＝eq\f(mv2,r)②(4)由①②兩式可以求出粒子的質(zhì)量、比荷、半徑等，其中由r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))可知電荷量相同時(shí)，半徑將隨質(zhì)量變化．(5)質(zhì)譜儀的應(yīng)用：可以測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素4．回旋加速器的原理及應(yīng)用(1)構(gòu)造圖：如圖2所示．回旋加速器的核心部件是兩個(gè)D形盒．圖2(2)原理回旋加速器有兩個(gè)銅質(zhì)的D形盒D1、D2，其間留有一空隙，加以加速電壓，離子源處在中心O四周，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于D形盒表面．粒子在兩盒空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在兩盒間的空隙中，被電場(chǎng)加速．假如交變電場(chǎng)的周期與粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同，粒子在空隙中總被加速，半徑r漸漸增大，達(dá)到預(yù)定速率后，用靜電偏轉(zhuǎn)極將高能粒子引出D形盒用于科學(xué)爭(zhēng)辯．(3)用途加速器是使帶電粒子獲得高能量的裝置，是科學(xué)家探究原子核的有力工具，而且在工、農(nóng)、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用．5．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．它所受的洛倫茲力是恒定不變的B．它的速度是恒定不變的C．它的速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比D．它的運(yùn)動(dòng)周期與速度的大小無(wú)關(guān)答案D解析粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力供應(yīng)向心力，淪倫茲力的大小不變，方向始終指向圓心，不斷轉(zhuǎn)變，所以A錯(cuò)．速度的大小不變，方向不斷轉(zhuǎn)變，所以B錯(cuò)．由于粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后洛倫茲力不做功，因此粒子的速度大小不轉(zhuǎn)變，粒子速度大小始終等于其進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的值，與磁感應(yīng)強(qiáng)度B無(wú)關(guān)，所以C錯(cuò)．由運(yùn)動(dòng)周期公式T＝eq\f(2πm,Bq)，可知T與速度v的大小無(wú)關(guān)．即D正確．6．兩個(gè)粒子，帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)()A．若速率相等，則半徑必相等B．若質(zhì)量相等，則周期必相等C．若動(dòng)能相等，則周期必相等D．若質(zhì)量相等，則半徑必相等答案B解析依據(jù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)和周期T＝eq\f(2πm,Bq)公式可知，在q、B確定的狀況下，軌道半徑r與v和m的大小有關(guān)，而周期T只與m有關(guān)．【概念規(guī)律練】學(xué)問(wèn)點(diǎn)一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)1．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假如又垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來(lái)的磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則()A．粒子的速率加倍，周期減半B．粒子的速率不變，軌道半徑減半C．粒子的速率減半，軌道半徑為原來(lái)的四分之一D．粒子的速率不變，周期減半答案BD解析洛倫茲力不轉(zhuǎn)變帶電粒子的速率，A、C錯(cuò)．由r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)知：磁感應(yīng)強(qiáng)度加倍時(shí)，軌道半徑減半、周期減半，故B、D正確．2．質(zhì)子(p)和α粒子以相同的速率在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑分別為Rp和Rα，周期分別為Tp和Tα，則下列選項(xiàng)正確的是()A．Rp∶Rα＝1∶2Tp∶Tα＝1∶2B．Rp∶Rα＝1∶1Tp∶Tα＝1∶1C．Rp∶Rα＝1∶1Tp∶Tα＝1∶2D．Rp∶Rα＝1∶2Tp∶Tα＝1∶1答案A解析質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)和α粒子(eq\o\al(4,2)He)帶電荷量之比qp∶qα＝1∶2，質(zhì)量之比mp∶mα＝1∶4.由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，R＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πm,qB)，粒子速率相同，代入q、m可得Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2，故選項(xiàng)A正確．學(xué)問(wèn)點(diǎn)二帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)3.如圖3所示，一束電子的電荷量為e，以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與原來(lái)電子的入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是多少？電子穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間又是多少？圖3答案eq\f(2deB,v)eq\f(πd,3v)解析電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受洛倫茲力作用，故其軌道是圓弧的一部分．又因洛倫茲力與速度v垂直，故圓心應(yīng)在電子穿入和穿出時(shí)洛倫茲力延長(zhǎng)線的交點(diǎn)上．從圖中可以看出，AB弧所對(duì)的圓心角θ＝30°＝eq\f(π,6)，OB即為半徑r，由幾何關(guān)系可得：r＝eq\f(d,sinθ)＝2d.由半徑公式r＝eq\f(mv,Bq)得：m＝eq\f(qBr,v)＝eq\f(2deB,v).帶電粒子通過(guò)AB弧所用的時(shí)間，即穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間為：t＝eq\f(θ,2π)T＝eq\f(1,12)×T＝eq\f(1,12)×eq\f(2πm,Be)＝eq\f(πm,6Be)＝eq\f(πd,3v).點(diǎn)評(píng)作出掛念線，構(gòu)成直角三角形，利用幾何學(xué)問(wèn)求解半徑．求時(shí)間有兩種方法：一種是利用公式t＝eq\f(θ,2π)T，另一種是利用公式t＝eq\f(Rθ,v)求解．4.一磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖4所示，一電荷質(zhì)量為m、帶電荷量為－q，不計(jì)重力，以某一速度(方向如圖)射入磁場(chǎng)．若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？圖4答案v≤eq\f(BqL,m1＋cosθ)解析若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)達(dá)最大速度時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，由幾何學(xué)問(wèn)可求得半徑r，即r＋rcosθ＝L，r＝eq\f(L,1＋cosθ)，又Bqv＝eq\f(mv2,r)，所以v＝eq\f(Bqr,m)＝eq\f(BqL,m1＋cosθ).學(xué)問(wèn)點(diǎn)三質(zhì)譜儀5.質(zhì)譜儀原理如圖5所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分別器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分別器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求：圖5(1)粒子的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？答案(1)eq\r(\f(2eU1,m))(2)B1deq\r(\f(2eU1,m))(3)eq\f(1,B2)eq\r(\f(2U1m,e))解析依據(jù)動(dòng)能定理可求出速度v，據(jù)電場(chǎng)力和洛倫茲力相等可得到v2，再據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問(wèn)可求得半徑．(1)在a中，e被加速電場(chǎng)U1加速，由動(dòng)能定理有eU1＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2eU1,m)).(2)在b中，e受的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，即eeq\f(U2,d)＝evB1，代入v值得U2＝B1deq\r(\f(2eU1,m)).(3)在c中，e受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R＝eq\f(mv,B2e)，代入v值解得R＝eq\f(1,B2)eq\r(\f(2U1m,e)).點(diǎn)評(píng)分析帶電粒子在場(chǎng)中的受力，依據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇物理規(guī)律進(jìn)行求解分析．學(xué)問(wèn)點(diǎn)四回旋加速器6．在回旋加速器中()A．電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋B．電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)加速帶電粒子C．在溝通電壓確定的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶電粒子獲得的動(dòng)能越大D．同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與溝通電壓的大小有關(guān)，而與溝通電壓的頻率無(wú)關(guān)．答案AC解析電場(chǎng)的作用是使粒子加速，磁場(chǎng)的作用是使粒子回旋，故A選項(xiàng)正確；粒子獲得的動(dòng)能Ek＝eq\f(qBR2,2m)，對(duì)同一粒子，回旋加速器的半徑越大，粒子獲得的動(dòng)能越大，故C選項(xiàng)正確．7．有一回旋加速器，它的高頻電源的頻率為1.2×107Hz，D形盒的半徑為0.532m，求加速氘核時(shí)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多少？(氘核的質(zhì)量為3.3×10－27kg，氘核的電荷量為1.6×10－19答案1.55T2.64×10－12J解析氘核在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力供應(yīng)向心力，據(jù)牛頓其次定律qvB＝meq\f(v2,R)，周期T＝eq\f(2πR,v)，解得圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2πm,qB).要使氘核每次經(jīng)過(guò)電場(chǎng)均被加速，則其在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電壓的周期，即T＝eq\f(1,f).所以B＝eq\f(2πfm,q)＝eq\f(2×3.14×1.2×107×3.3×10－27,1.6×10－19)T＝1.55T.設(shè)氘核的最大速度為v，對(duì)應(yīng)的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑恰好等于D形盒的半徑，所以v＝eq\f(qBR,m).故氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能Emax＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m·(eq\f(qBR,m))2＝eq\f(q2B2R2,2m)＝eq\f(1.6×10－192×1.552×0.5322,2×3.3×10－27)J＝2.64×10－12J.【方法技巧練】一、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定方法8.如圖6所示，在第一象限內(nèi)有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速度沿與x軸成60°角從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為()圖6A．1∶2B．2∶1C．1∶eq\r(3)D．1∶1答案B9.如圖7所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)，從A點(diǎn)沿半徑方向以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并由B點(diǎn)射出，且∠AOB＝120°，則該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為()圖7A.eq\f(2πr,3v0)B.eq\f(2\r(3)πr,3v0)C.eq\f(πr,3v0)D.eq\f(\r(3)πr,3v0)答案D解析由圖中的幾何關(guān)系可知，圓弧eq\x\to(AB)所對(duì)的軌跡圓心角為60°，O、O′的連線為該圓心角的角平分線，由此可得帶電粒子圓軌跡半徑為R＝rcot30°＝eq\r(3)r.故帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(2πR,v0)＝eq\f(2\r(3)πr,v0).帶電粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\f(60°,360°)T＝eq\f(1,6)T＝eq\f(\r(3)πr,3v0).方法總結(jié)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：t＝eq\f(α,360°)T或t＝eq\f(α,2π)T.1．運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他力作用)可能做()A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．勻速直線運(yùn)動(dòng)C．勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．平拋運(yùn)動(dòng)答案AB解析若運(yùn)動(dòng)電荷垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；若運(yùn)動(dòng)方向和勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向平行，則做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、B正確，由于洛倫茲力不做功，故電荷的動(dòng)能和速度不變，C錯(cuò)誤．由于洛倫茲力是變力，故D錯(cuò)誤．2．有三束粒子，分別是質(zhì)子(p)、氚核(eq\o\al(3,1)H)和α粒子(eq\o\al(4,2)He)束，假如它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里)，在下面所示的四個(gè)圖中，能正確表示出這三束粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是()答案C3．帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡．如圖8所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀看到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直于紙面對(duì)里．該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能漸漸削減，下列說(shuō)法正確的是()圖8A．粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)B．粒子先經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)a點(diǎn)C．粒子帶負(fù)電D．粒子帶正電答案AC解析由于粒子的速度減小，所以軌道半徑不斷減小，所以A對(duì)，B錯(cuò)；由左手定則得粒子應(yīng)帶負(fù)電，C對(duì)，D錯(cuò)．4．質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)和α粒子(eq\o\al(4,2)He)在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)．由此可知質(zhì)子的動(dòng)能E1和α粒子的動(dòng)能E2之比E1∶E2等于()A．4∶1B．1∶1C．1∶2D．2∶1答案B解析由r＝eq\f(mv,qB)，E＝eq\f(1,2)mv2得E＝eq\f(r2B2q2,2m)，所以E1∶E2＝eq\f(q\o\al(2,1),m1)∶eq\f(q\o\al(2,2),m2)＝1∶1.5.長(zhǎng)為l的水平極板間有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為l，板不帶電．現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可接受的方法是()A．使粒子的速度v<eq\f(Bql,4m)B．使粒子的速度v>eq\f(5Bql,4m)C．使粒子的速度v>eq\f(Bql,m)D．使粒子的速度eq\f(Bql,4m)<v<eq\f(5Bql,4m)答案AB解析如右圖所示，帶電粒子剛好打在極板右邊緣時(shí)，有req\o\al(2,1)＝(r1－eq\f(l,2))2＋l2又r1＝eq\f(mv1,Bq)，所以v1＝eq\f(5Bql,4m)粒子剛好打在極板左邊緣時(shí)，有r2＝eq\f(l,4)＝eq\f(mv2,Bq)，v2＝eq\f(Bql,4m)綜合上述分析可知，選項(xiàng)A、B正確．6．如圖9所示，在邊界PQ上方有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子同時(shí)從邊界上的O點(diǎn)沿與PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁場(chǎng)中，則關(guān)于正、負(fù)電子，下列說(shuō)法不正確的是()圖9A．在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑相同C．出邊界時(shí)兩者的速度相同D．出邊界點(diǎn)到O點(diǎn)處的距離相等答案A7.如圖10所示，ab是一彎管，其中心線是半徑為R的一段圓弧，將它置于一給定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圓弧所在平面，并且指向紙外．有一束粒子對(duì)準(zhǔn)a端射入彎管，粒子有不同的質(zhì)量、不同的速度，但都是一價(jià)正離子()圖10A．只有速度v大小確定的粒子可以沿中心線通過(guò)彎管B．只有質(zhì)量m大小確定的粒子可以沿中心線通過(guò)彎管C．只有m、v的乘積大小確定的粒子可以沿中心線通過(guò)彎管D．只有動(dòng)能Ek大小確定的粒子可以沿中心線通過(guò)彎管答案C解析由于粒子能通過(guò)彎管要有確定的半徑，其半徑r＝R.所以r＝R＝eq\f(mv,qB)，由q和B相同，則只有當(dāng)mv確定時(shí)，粒子才能通過(guò)彎管．8.如圖11所示，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T0，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示．現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知軌道半徑并不因此而轉(zhuǎn)變，則()圖11A．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0B．若磁場(chǎng)方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0C．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0D．若磁場(chǎng)方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0答案AD解析不加磁場(chǎng)時(shí)：FE＝mR(eq\f(2π,T0))2，若磁場(chǎng)方向向里，則有FE－FB＝mR(eq\f(2π,T1))2，若磁場(chǎng)方向向外，則有FE＋FB＝mR(eq\f(2π,T2))2，比較知：T1＞T0，T2＜T0，選項(xiàng)A、D正確．9．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻溝通電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖12所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，下列說(shuō)法中正確的是()圖12A．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．減小狹縫間的距離D．增大D形金屬盒的半徑答案BD解析當(dāng)帶電粒子的速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由牛頓其次定律qvB＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\f(qBr,m).若D形盒的半徑為R，則r＝R時(shí)，帶電粒子的最終動(dòng)能Ekm＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m)，所以要提高加速粒子射出時(shí)的動(dòng)能，應(yīng)盡可能增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和加速器的半徑R.10.質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖13所示，離子源S產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的正離子，離子產(chǎn)生出來(lái)時(shí)的速度很小，可以看作是靜止的，離子產(chǎn)生出來(lái)后經(jīng)過(guò)電壓U加速，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沿著半圓運(yùn)動(dòng)而達(dá)到記錄它的照相底片P上，測(cè)得它在P上的位置到入口處S1的距離為x，則下列說(shuō)法正確的是()圖13A．若某離子經(jīng)上述裝置后，測(cè)得它在P上的位置到入口處S1的距離大于x，則說(shuō)明離子的質(zhì)量確定變大B．若某離子經(jīng)上述裝置后，測(cè)得它在P上的位置到入口處S1的距離大于x，則說(shuō)明加速電壓U確定變大C．若某離子經(jīng)上述裝置后，測(cè)得它在P上的位置到入口處S1的距離大于x，則說(shuō)明磁感應(yīng)強(qiáng)度B確定變大D．若某離子經(jīng)上述裝置后，測(cè)得它在P上的位置到入口處S1的距離大于x，則說(shuō)明離子所帶電荷量q可能變小答案D解析由qU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2qU,m))，x＝2R，所以R＝eq\f(x,2)＝eq\f(mv,qB)，x＝eq\f(2mv,qB)＝eq\f(2m,qB)eq\r(\f(2qU,m))＝eq\r(\f(8mU,qB2))，可以看出，x變大，可能是由于m變大，U變大，q變小，B變小，故只有D對(duì)．11．回旋加速器D形盒中心