1.4质谱仪与回旋加速器同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.4质谱仪与回旋加速器同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 345.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-22 19:29:33 | ||
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文档简介
2021—2022学年高二上学期物理选择性必修第二册第一章安培力与洛兹力1.4质谱仪与回旋加速器
一、单选题（本大题共7小题，每小题4题,共28分）
如图是质谱仪的原理图。将一束速度相同的粒子由左端平行极板射入质谱仪，粒子沿直线穿过电场和磁场的复合场后进入磁场中，打在胶片上分成三束，其运动轨迹如图所示。下列说法正确的是
A. 该束粒子一定带负电
B. 电场的方向垂直极板向上
C. 在中运动半径最小的粒子，质量最大
D. 在中运动半径最大的粒子，比荷最小
如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则下列说法正确的是
A. 离子做圆周运动的周期随半径增大
B. 离子从磁场中获得能量
C. 带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关
D. 带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关
如图所示为质谱仪的原理示意图，现让某束离子可能含有多种离子从容器下方的小孔无初速度飘入电势差为的加速电场。经电场加速后垂直进入磁感应强度大小为的匀强磁场中，在核乳胶片上形成、两条“质谱线”，则下列判断正确的是( )
A. 、谱线的对应离子均带负电 B. 谱线的对应离子的质量较大
C. 谱线的对应离子的质量较大 D. 谱线的对应离子的比荷较大
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．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片平板下方有强度为的匀强磁场．下列表述错误的是
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外
C. 能通过的狭缝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，粒子的荷质比越小
年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形盒、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是
A. 离子由加速器的中心附近进入加速器
B. 离子由加速器的边缘进入加速器
C. 离子从磁场中获得能量
D. 磁场越弱，离子从电场中获得能量越强
关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压
B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出通过外电阻的电流方向从到
C. 图丙是速度选择器的示意图，带电粒子不计重力能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是，即
D. 图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越小
如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成．励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹．若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形．若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是
A. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
B. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变小
C. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
D. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
下列说法正确的是
A. 如图甲所示，是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压
B. 如图乙所示，是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出极板是发电机的正极，极板是发电机的负极
C. 如图丙所示，是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 如图丁所示，是磁电式电流表内部结构示意图，线圈在极靴产生的匀强磁场中转动
年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于年获得诺贝尔物理学奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质形盒、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器
B. 带电粒子每次进入形盒内做匀速圆周运动
C. 被加速的带电粒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
D. 经过半个圆周后带电粒子再次到达两盒间的缝隙时，两盒间的电压恰好改变正负
图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一个质量为、电荷量为的离子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为，然后经过沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相的底片上。不计离子重力。则
A. 离子进入磁场时的速率为
B. 离子在磁场中运动的轨道半径为
C. 离子在磁场中运动的轨道半径为
D. 若、是两种同位素的原子核，从底片上获知、在磁场中运动轨迹的直径之比是：，则、的质量之比为：
三、填空题（本大题共2小题，共14分）
回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是速度增大使粒子质量______，粒子运动的周期与交变电压不再______，无法再加速。
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源可以发出各种不同的正离子束，这些正离子的初速度很小可以忽略不计；正离子经电压为的电场加速后垂直进入磁感应强度大小为的有界匀强磁场图中虚线框所示区域，经过半个圆周到达照相底片上的点，测得点到磁场入射点的距离为，则该正离子的比荷________用题中所给字母表示；若离子源发出的正离子束是同位素，则越大，正离子的质量越________选填“大”“小”或“不变”。
四、计算题（本大题共4小题，每小题各10分,共40分）
一个质量为、电荷量为的粒子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上。求：
粒子进入磁场时的速率。
粒子在磁场中运动的轨道半径。
质谱仪是用来测定带电粒子质量的一种装置，如图所示，电容器两极板相距为，两板间电压为，极板间匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向外，一束电荷电量相同质量不同的带正电的粒子测电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。结果分别打在感光片上的、两点，设、两点之间距离为，粒子所带电荷量为，且不计重力，求：
粒子进入磁场时的速度；
打在、两点的粒子的质量之差。
回旋加速器两个形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为，质量为，粒子最大回旋半径为，求：
粒子在盒内做何种运动；
所加交流电源的频率；
粒子加速后获得的最大动能。
如图所示，这是用来加速带电粒子的回旋加速器装置。若形盒边缘半径为，所加磁场的磁感应强度为。在两形盒之间接上交变电压，被加速的粒子为粒子，其质量为、电荷量为。粒子从形盒中央开始被加速初动能可以忽略，加速电压均为，粒子每转半圈加速一次，经若干次加速后，粒子从形盒边缘被引出。求：
粒子被加速从形盒边缘飞出获得的最大速度；
粒子在第次加速后进入一个形盒中的回旋半径；
粒子在回旋加速器中被电场加速的总次数和运动的总时间在交变电场中运动时间可不计。
1.4质谱仪与回旋加速器参考答案
1.【答案】
解析A.由图可知，带电粒子进入匀强磁场时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断得知该束粒子带正电。故A错误。
B.在速度选择器中，粒子受到的洛伦兹力向上，电场力向下，故电场的方向应下，故B错误；
D.粒子进入匀强磁场中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
，
得：
可见，由于是一定的，不变，半径越大，则越小。故D正确；
C.根据选项D的分析可知，在中运动半径最小的粒子，质量最小，故C错误；
故选D。
2.【答案】
解析A.粒子做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，故：，，联立解得：，故周期与半径无关，故A错误；
B.磁场使粒子偏转，电场使粒子加速，离子从电场中获得能量，故B错误；
根据得，最大速度：；则最大动能：；知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电压的大小无关，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
解析:离子从静止开始经过上述过程到落在胶片上，根据左手定则粒子都是带正电，根据和可知，即落点距离只与带电粒子的比荷有关，即越大，荷质比越小，但因电荷量可能不同，因此无法判断粒子的质量大小，项正确。
故选D。
4.【答案】
解析A.进入的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；
B.假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B正确；
C.由，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；
D.由，知越小，荷质比越大，故D错误。
故选 D。
5.【答案】
解析粒子要被加速的次数最多，最终能量最大，则被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故A正确，B错误；
在磁场中，由于洛伦兹力并不做功，离子不能从磁场获得能量；而离子通过电场时电场力对离子做正功，故离子是从电场中获得能量，故CD错误。
故选A。
6.【答案】
解析A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，设形盒的半径为，粒子从形盒射出时，在磁场中的轨道半径等于形盒的半径，此时粒子的速度最大，动能也达到最大，根据洛伦兹力提供向心力有：，，可得粒子的最大动能为：，可知粒子获得的最大动能与电压无关，故A错误；
B.图乙磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知正离子所受洛伦兹力的方向向下，则可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极，可以判断出通过外电阻的电流方向从 到 ，故B正确；
C.图丙若带电粒子带负电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向上，根据左手定则，洛伦兹力方向也向上；若带电粒子带正电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向也向下，所以不是速度选择器；故C错误；
D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，由图可知间是一个速度选择器，所以粒子进入磁场的速度相同，粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为轨道半径的两倍，设粒子进入磁场的速度为，则粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为，则粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝粒子的比荷越大，故D错误。
故选B。
7.【答案】
解析：、、根据电子所受洛伦兹力的方向结合安培定则判断出励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有：
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：
解得：
增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变大．故AB错误；
C、、增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由式可得，电子束的轨道半径变小．故C错误，D正确．
故选：
8.【答案】
解析A.根据可知，，粒子获得的最大动能为：，所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加形盒的半径，故A错误；
B.根据左手定则，正电荷向下偏转，所以板带正电，为发电机的正极，极板是发电机的负极，故B正确；
C.速度选择器工作原理是在复合场中受到的电场力和洛伦兹力等大，反向，是一对平衡力，电场的方向与的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即，所以，故C正确；
D.线圈在极靴产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
解析A.被加速粒子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故A错误；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。故B正确；
C.粒子在磁场中运动的周期，被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与半径无关，故C错误；
D.回旋加速器的原理就是经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负，于是粒子经过盒缝时再次被加速、如此反复的速度就能增加到最大。故D正确。
10.【答案】
解析：A.离子在电场中加速，由动能定理： 解得：，故A正确；
离子在磁场中偏转，由洛伦兹力做为向心力， 可得：，故C正确，B错误；
D.同位素的电量一样，其质量之比为，故D错误。
故选：。
11.【答案】增大 同步
解析：回旋加速器中带电粒子运动的周期为，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速。
故答案为：增大同步
12.【答案】；大
解析离子在电场加速过程，根据动能定理得，，得，在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，得，，若离子束是同位素，相同，越大对应的离子质量越大；
故选答案为；大。
13.解：由动能定理得，
解得：
根据
得：
14.解：两极板间电场强度：
粒子在电容器中做直线运动，故： 解得：；
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，
由牛顿第二定律得：，
打在处的粒子的轨道半径：
打在处的粒子的轨道半径：
、两点之间距离：，解得：；
答：粒子进入磁场时的速度的大小为； 打在、两点的粒子的质量之差为。
15.解：粒子在形盒中的匀强磁场内做匀速圆周运动，每次经过电场加速后，轨道半径均增大；
粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，因为，
所以回旋频率；
由牛顿第二定律知，
则，
最大动能。
16.解：粒子在形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，且有最大动能，此时的轨道半径等于形盒的半径，根据洛伦兹力提供向心力有：
解得：
粒子每被加速一次获得的动能为，则被加速次后其动能为：
由洛伦兹力提供向心力有：则可得：
粒子每被加速一次获得的动能为，则最后得到的动能为：
则可得其在回旋加速器中被加速的总次数为：
粒子在磁场中运动一个周期被加速两次，则其运动的总时间为：
粒子在磁场中的运动周期为：
则其运动的总时间为：
第2页，共6页
第1页，共6页
一、单选题（本大题共7小题，每小题4题,共28分）
如图是质谱仪的原理图。将一束速度相同的粒子由左端平行极板射入质谱仪，粒子沿直线穿过电场和磁场的复合场后进入磁场中，打在胶片上分成三束，其运动轨迹如图所示。下列说法正确的是
A. 该束粒子一定带负电
B. 电场的方向垂直极板向上
C. 在中运动半径最小的粒子，质量最大
D. 在中运动半径最大的粒子，比荷最小
如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则下列说法正确的是
A. 离子做圆周运动的周期随半径增大
B. 离子从磁场中获得能量
C. 带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关
D. 带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关
如图所示为质谱仪的原理示意图，现让某束离子可能含有多种离子从容器下方的小孔无初速度飘入电势差为的加速电场。经电场加速后垂直进入磁感应强度大小为的匀强磁场中，在核乳胶片上形成、两条“质谱线”，则下列判断正确的是( )
A. 、谱线的对应离子均带负电 B. 谱线的对应离子的质量较大
C. 谱线的对应离子的质量较大 D. 谱线的对应离子的比荷较大
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．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片平板下方有强度为的匀强磁场．下列表述错误的是
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外
C. 能通过的狭缝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，粒子的荷质比越小
年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形盒、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是
A. 离子由加速器的中心附近进入加速器
B. 离子由加速器的边缘进入加速器
C. 离子从磁场中获得能量
D. 磁场越弱，离子从电场中获得能量越强
关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压
B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出通过外电阻的电流方向从到
C. 图丙是速度选择器的示意图，带电粒子不计重力能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是，即
D. 图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝说明粒子的比荷越小
如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成．励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹．若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形．若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是
A. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
B. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变小
C. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
D. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小
二、多选题（本大题共3小题，每小题6分,选不全3分,共18分）
下列说法正确的是
A. 如图甲所示，是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压
B. 如图乙所示，是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出极板是发电机的正极，极板是发电机的负极
C. 如图丙所示，是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 如图丁所示，是磁电式电流表内部结构示意图，线圈在极靴产生的匀强磁场中转动
年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于年获得诺贝尔物理学奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质形盒、构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器
B. 带电粒子每次进入形盒内做匀速圆周运动
C. 被加速的带电粒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
D. 经过半个圆周后带电粒子再次到达两盒间的缝隙时，两盒间的电压恰好改变正负
图示装置叫质谱仪，最初是由阿斯顿设计的，是一种测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。其工作原理如下：一个质量为、电荷量为的离子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为，然后经过沿着与磁场垂直的方向，进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相的底片上。不计离子重力。则
A. 离子进入磁场时的速率为
B. 离子在磁场中运动的轨道半径为
C. 离子在磁场中运动的轨道半径为
D. 若、是两种同位素的原子核，从底片上获知、在磁场中运动轨迹的直径之比是：，则、的质量之比为：
三、填空题（本大题共2小题，共14分）
回旋加速器给带电粒子加速时，不能把粒子的速度无限制地增大，其原因是速度增大使粒子质量______，粒子运动的周期与交变电压不再______，无法再加速。
质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源可以发出各种不同的正离子束，这些正离子的初速度很小可以忽略不计；正离子经电压为的电场加速后垂直进入磁感应强度大小为的有界匀强磁场图中虚线框所示区域，经过半个圆周到达照相底片上的点，测得点到磁场入射点的距离为，则该正离子的比荷________用题中所给字母表示；若离子源发出的正离子束是同位素，则越大，正离子的质量越________选填“大”“小”或“不变”。
四、计算题（本大题共4小题，每小题各10分,共40分）
一个质量为、电荷量为的粒子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上。求：
粒子进入磁场时的速率。
粒子在磁场中运动的轨道半径。
质谱仪是用来测定带电粒子质量的一种装置，如图所示，电容器两极板相距为，两板间电压为，极板间匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向外，一束电荷电量相同质量不同的带正电的粒子测电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。结果分别打在感光片上的、两点，设、两点之间距离为，粒子所带电荷量为，且不计重力，求：
粒子进入磁场时的速度；
打在、两点的粒子的质量之差。
回旋加速器两个形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为，质量为，粒子最大回旋半径为，求：
粒子在盒内做何种运动；
所加交流电源的频率；
粒子加速后获得的最大动能。
如图所示，这是用来加速带电粒子的回旋加速器装置。若形盒边缘半径为，所加磁场的磁感应强度为。在两形盒之间接上交变电压，被加速的粒子为粒子，其质量为、电荷量为。粒子从形盒中央开始被加速初动能可以忽略，加速电压均为，粒子每转半圈加速一次，经若干次加速后，粒子从形盒边缘被引出。求：
粒子被加速从形盒边缘飞出获得的最大速度；
粒子在第次加速后进入一个形盒中的回旋半径；
粒子在回旋加速器中被电场加速的总次数和运动的总时间在交变电场中运动时间可不计。
1.4质谱仪与回旋加速器参考答案
1.【答案】
解析A.由图可知，带电粒子进入匀强磁场时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断得知该束粒子带正电。故A错误。
B.在速度选择器中，粒子受到的洛伦兹力向上，电场力向下，故电场的方向应下，故B错误；
D.粒子进入匀强磁场中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
，
得：
可见，由于是一定的，不变，半径越大，则越小。故D正确；
C.根据选项D的分析可知，在中运动半径最小的粒子，质量最小，故C错误；
故选D。
2.【答案】
解析A.粒子做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，故：，，联立解得：，故周期与半径无关，故A错误；
B.磁场使粒子偏转，电场使粒子加速，离子从电场中获得能量，故B错误；
根据得，最大速度：；则最大动能：；知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电压的大小无关，故C错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
解析:离子从静止开始经过上述过程到落在胶片上，根据左手定则粒子都是带正电，根据和可知，即落点距离只与带电粒子的比荷有关，即越大，荷质比越小，但因电荷量可能不同，因此无法判断粒子的质量大小，项正确。
故选D。
4.【答案】
解析A.进入的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；
B.假设粒子带正电，则受电场力向右，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B正确；
C.由，得，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；
D.由，知越小，荷质比越大，故D错误。
故选 D。
5.【答案】
解析粒子要被加速的次数最多，最终能量最大，则被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故A正确，B错误；
在磁场中，由于洛伦兹力并不做功，离子不能从磁场获得能量；而离子通过电场时电场力对离子做正功，故离子是从电场中获得能量，故CD错误。
故选A。
6.【答案】
解析A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，设形盒的半径为，粒子从形盒射出时，在磁场中的轨道半径等于形盒的半径，此时粒子的速度最大，动能也达到最大，根据洛伦兹力提供向心力有：，，可得粒子的最大动能为：，可知粒子获得的最大动能与电压无关，故A错误；
B.图乙磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知正离子所受洛伦兹力的方向向下，则可以判断出极板是发电机的负极，极板是发电机的正极，可以判断出通过外电阻的电流方向从 到 ，故B正确；
C.图丙若带电粒子带负电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向上，根据左手定则，洛伦兹力方向也向上；若带电粒子带正电，从右向左运动通过复合场，电场力方向竖直向下，根据左手定则，洛伦兹力方向也向下，所以不是速度选择器；故C错误；
D.图丁是质谱仪的工作原理示意图，由图可知间是一个速度选择器，所以粒子进入磁场的速度相同，粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为轨道半径的两倍，设粒子进入磁场的速度为，则粒子打在胶片上的位置与狭缝的距离为，则粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝粒子的比荷越大，故D错误。
故选B。
7.【答案】
解析：、、根据电子所受洛伦兹力的方向结合安培定则判断出励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有：
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有：
解得：
增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变大．故AB错误；
C、、增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由式可得，电子束的轨道半径变小．故C错误，D正确．
故选：
8.【答案】
解析A.根据可知，，粒子获得的最大动能为：，所以要想粒子获得的最大动能增大，可增加形盒的半径，故A错误；
B.根据左手定则，正电荷向下偏转，所以板带正电，为发电机的正极，极板是发电机的负极，故B正确；
C.速度选择器工作原理是在复合场中受到的电场力和洛伦兹力等大，反向，是一对平衡力，电场的方向与的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即，所以，故C正确；
D.线圈在极靴产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
解析A.被加速粒子只能由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开加速器，故A错误；
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。故B正确；
C.粒子在磁场中运动的周期，被加速的粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期与半径无关，故C错误；
D.回旋加速器的原理就是经过半个圆周后再次到达两盒间的缝隙处，控制两盒间的电势差，使其恰好改变正负，于是粒子经过盒缝时再次被加速、如此反复的速度就能增加到最大。故D正确。
10.【答案】
解析：A.离子在电场中加速，由动能定理： 解得：，故A正确；
离子在磁场中偏转，由洛伦兹力做为向心力， 可得：，故C正确，B错误；
D.同位素的电量一样，其质量之比为，故D错误。
故选：。
11.【答案】增大 同步
解析：回旋加速器中带电粒子运动的周期为，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速。
故答案为：增大同步
12.【答案】；大
解析离子在电场加速过程，根据动能定理得，，得，在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，得，，若离子束是同位素，相同，越大对应的离子质量越大；
故选答案为；大。
13.解：由动能定理得，
解得：
根据
得：
14.解：两极板间电场强度：
粒子在电容器中做直线运动，故： 解得：；
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，
由牛顿第二定律得：，
打在处的粒子的轨道半径：
打在处的粒子的轨道半径：
、两点之间距离：，解得：；
答：粒子进入磁场时的速度的大小为； 打在、两点的粒子的质量之差为。
15.解：粒子在形盒中的匀强磁场内做匀速圆周运动，每次经过电场加速后，轨道半径均增大；
粒子在电场中运动时间极短，因此高频交变电流频率要等于粒子回旋频率，因为，
所以回旋频率；
由牛顿第二定律知，
则，
最大动能。
16.解：粒子在形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，且有最大动能，此时的轨道半径等于形盒的半径，根据洛伦兹力提供向心力有：
解得：
粒子每被加速一次获得的动能为，则被加速次后其动能为：
由洛伦兹力提供向心力有：则可得：
粒子每被加速一次获得的动能为，则最后得到的动能为：
则可得其在回旋加速器中被加速的总次数为：
粒子在磁场中运动一个周期被加速两次，则其运动的总时间为：
粒子在磁场中的运动周期为：
则其运动的总时间为：
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