《質(zhì)譜儀與回旋加速器》 課時(shí)作業(yè)1A 學(xué)生版VIP

學(xué)而優(yōu)·教有方PAGEPAGE6質(zhì)譜儀與回旋加速器(A卷)(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共5小題，每題8分，共40分)1．如圖所示，下列說法正確的是()A.圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動(dòng)能增大，增加電壓U即可B．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，可以判斷出A極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極，B極板是發(fā)電機(jī)的正極C．圖丙是速度選擇器，帶電粒子(不計(jì)重力且只受電場和磁場的作用)能夠從右向左沿直線勻速通過速度選擇器D．圖丁是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3，粒子的比荷越小2．目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)。如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。下列說法不正確的是()A.B板帶正電B．A板帶正電C．其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D．其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大3．根據(jù)電、磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律我們知道，電場可以使帶電粒子加(或減)速，磁場可以控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向?；匦铀倨?，圖示的質(zhì)譜儀都是利用以上原理制造出來的高科技設(shè)備，如圖中的質(zhì)譜儀是把從S1出來的帶電量相同的粒子先經(jīng)過電壓U使之加速，然后再讓它們進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場B，這樣質(zhì)量不同的粒子就會(huì)在磁場中分離。下述關(guān)于回旋加速器，質(zhì)譜儀的說法中錯(cuò)誤的是()A.經(jīng)過回旋加速器加速的同種帶電粒子，其最終速度大小與高頻交流電的電壓無關(guān)B．經(jīng)過回旋加速器加速的同種帶電粒子，其最終速度大小與D形盒上所加磁場強(qiáng)弱有關(guān)C．圖示質(zhì)譜儀中，在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑大的粒子，其質(zhì)量也大D．圖示質(zhì)譜儀中，在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑大的粒子，其電荷量也大4.如圖所示的平行板器件中。電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子從P孔射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。利用這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，所以叫作速度選擇器。若正離子(不計(jì)重力)以水平速度v＝eq\f(E,B)射入速度選擇器，則()A．正離子從P孔射入后，能沿著圖示虛線路徑通過速度選擇器B．正離子從Q孔射入后，能沿著圖示虛線路徑通過速度選擇器C．僅改變離子的電性，負(fù)離子從P孔射入后，不能沿圖示虛線路徑通過速度選擇器D．僅改變離子的電量，正離子從P孔射入后，不能沿圖示虛線路徑通過速度選擇器5．2019年我國研制出了世界上最大的緊湊型強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器，該回旋加速器是我國目前自主研制的能量最高的質(zhì)子回旋加速器。如圖所示為回旋加速器原理示意圖，現(xiàn)將兩個(gè)相同的回旋加速器置于相同的勻強(qiáng)磁場中，接入高頻電源。分別加速氘核和氦核，下列說法正確的是()A.它們在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期相同B．它們的最大速度不相等C．兩次所接高頻電源的頻率不相同D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能二、計(jì)算題(本題共1小題，共20分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)6.如圖所示，速度選擇器兩板間電壓為U、相距為d，板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場；在緊靠速度選擇器右側(cè)的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B未知，圓形磁場區(qū)域半徑為R。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子在速度選擇器中做直線運(yùn)動(dòng)，從M點(diǎn)沿圓形磁場半徑方向進(jìn)入磁場，然后從N點(diǎn)射出，O為圓心，∠MON＝120°，粒子重力可忽略不計(jì)。求：(1)粒子在速度選擇器中運(yùn)動(dòng)的速度大?。?2)圓形磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(3)粒子在圓形磁場區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。(15分鐘·40分)7．(9分)如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀由速度選擇器、靜電分析器和磁分析器組成。若速度選擇器中電場強(qiáng)度大小為E1，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1、方向垂直紙面向里，靜電分析器通道中心線為eq\f(1,4)圓弧，圓弧的半徑(OP)為R，通道內(nèi)有均勻輻射的電場，在中心線處的電場強(qiáng)度大小為E，磁分析器中有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶電粒子以速度v沿直線經(jīng)過速度選擇器后沿中心線通過靜電分析器，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。下列說法正確的是()A.速度選擇器的極板P1的電勢比極板P2的低B．粒子的速度v＝eq\f(B1,E1)C．粒子的比荷為eq\f(Eeq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)),ERBeq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))D．P、Q兩點(diǎn)間的距離為eq\f(2ERB2,Eeq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))B1)【加固訓(xùn)練】(多選)為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在前、后兩個(gè)內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A.若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高B．前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多少無關(guān)C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)越大D．污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)8．(9分)(多選)1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計(jì)出了回旋加速器?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D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，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生初速度不計(jì)、質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子，粒子在狹縫中被加速，加速電壓為U，加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力影響，則關(guān)于回旋加速器，下列說法正確的是()A.帶電粒子每一次通過狹縫時(shí)獲得的能量不同B．D形盒的半徑R越大，粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能越大C．交變電源的加速電壓U越大，粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的最大動(dòng)能越大D．粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為eq\r(2)∶1【加固訓(xùn)練】如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、上下表面為正方形的金屬導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。將兩導(dǎo)體同時(shí)放置在同一勻強(qiáng)磁場B中，磁場方向垂直于兩導(dǎo)體正方形表面，在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，形成如圖所示方向的電流；電子由于定向移動(dòng)，會(huì)在垂直于電流方向受到洛倫茲力作用，從而產(chǎn)生霍爾電壓，當(dāng)電流和霍爾電壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，下列說法中正確的是()A．R1中的電流大于R2中的電流B．R1導(dǎo)體右表面電勢高于左表面電勢C．R1中產(chǎn)生的霍爾電壓等于R2中產(chǎn)生的霍爾電壓D．對于R1導(dǎo)體，僅增大厚度時(shí)，霍爾電壓將增大9.(22分)(2020·浙江7月選考)某種離子診斷測量簡化裝置如圖所示。豎直平面內(nèi)存在邊界為矩形EFGH、方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，探測板CD平行于HG水平放置，能沿豎直方向緩慢移動(dòng)且接地。a、b、c三束寬度不計(jì)、間距相等的離子束中的離子均以相同速度持續(xù)從邊界EH水平射入磁場，b束中的離子在磁場中沿半徑為R的四分之一圓弧運(yùn)動(dòng)后從下邊界HG豎直向下射出，并打在探測板的右邊緣D點(diǎn)。已知每束每秒射入磁場的離子數(shù)均為N，離子束間的距離均為0.6R，探