1.4 质谱仪与回旋加速器 基础（word版含答案）

1.4 质谱仪与回旋加速器 基础
一、单项选择题（共3小题；共12分）
1. 如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则
A. 若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动
B. 若电子从右向左飞入，电子将向下偏转
C. 若电子从左向右飞入，电子将向下偏转
D. 若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动
2. 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，离子 出来的速度很小，可以看作是静止的。离子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场（图中实线框所示），并沿着半圆周运动而到达照相底片上的 点，测得 点到入口处 的距离为 。下列说法中正确的是
若离子束是同位素，则 越大，离子质量越大； 若离子束是同位素，则 越大，离子质量越小； 只要 相同，则离子质量 一定相同； 只要 相同，则离子的荷质比一定相同。
A. B. C. D.
3. 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 倍。此离子和质子的质量比约为
A. B. C. D.
二、双项选择题（共2小题；共8分）
4. 在回旋加速器中
A. 电场用来加速带电粒子
B. 磁场用来使带电粒子偏转
C. 电场和磁场同时用来加速带电粒子
D. 电场和磁场同时用来使带电粒子偏转
5. 回旋加速器是利用较低电压的高频电源，使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，下列说法正确的是
A. 粒子在磁场中做变速圆周运动
B. 粒子的运动周期等于电源的周期
C. 粒子的轨道半径与它的速率成正比
D. 粒子的运动周期和运动速率成正比
答案
第一部分
1. D
2. B
3. D
【解析】设加速电压为 ，质子做匀速圆周运动的半径为 ，原来磁场的磁感应强度为 ，质子质量为 ，一价正离子质量为 。质子在入口处从静止开始加速，由动能定理得 ，质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，；一价正离子在入口处从静止开始加速，由动能定理得，，该正离子在磁感应强度为 的匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹半径仍为 ，洛伦兹力提供向心力，；联立解得 ，选项D正确。
第二部分
4. A， B
5. B， C
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