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高中物理知识点大全《质谱仪》试题巩固（2017年最新版）(八)
 参考答案：AB 本题解析： 本题难度：简单 2、选择题 1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直.A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U. 实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用 |
参考答案：ABD
本题解析：设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1,由动能定理得
，在磁场中做匀速圆周运动，
，解得
同理，粒子第2次经过狭缝后的半径
则
故A选项正确；粒子做匀速圆周运动的最大半径是D行盒的半径R，则粒子的最大速度根据
，获得的最大动能为
，设粒子到出口处被加速了n圈，由动能定理
，解得
，再由粒子做匀速圆周运动的周期为
，所以粒子运动的时间为
，故B选项正确；加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即
，当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为
，粒子的动能
，当
时，粒子的最大动能由Bm决定，，解得
，当
时，粒子的最大动能由fm决定，
，解得
,故D选项正确。
考点：回旋加速器 动能定理
本题难度：一般
3、计算题 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，它的构造如图所示。设离子源S产生离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零。产生的离子经过电压为U的电场加速后（图中未画出），进入一平行板电容器C中，电场E和磁场B1相互垂直，具有某一速度的离子将沿图中虚直线穿过两板间的空间而不发生偏转，而具有其他速度的离子发生偏转。最后离子再进入磁感应强度为B2的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照相底片上的P点，根据以上材料回答下列问题：
（1）证明能穿过平行板电容器C的离子具有的速度为v=E/B1
（2）若测到P点到入口S1的距离为x，证明离子的质量m=qB22x2/8U
参考答案：见解析
本题解析：（1）当带电粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡时，它才能穿过平行板电容器。由平衡条件有qE=qvB1 …（2分） 所以?v=E/B1?①……（2分）
（2）带电粒子在加速电场中由动能定理有?qU=mv2/2?②?（2分） 
进入平行板电容器C中速度不变。进入B2的匀强磁场时做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以有 qvB2=mv2/（x/2）=2mv2/x?③?（2分）
由②③得?m=qB22x2/8U?（2分）
点评：质谱仪是电场和磁场知识在科技中的应用．利用质谱仪可以测定带电粒子的质量、比荷、分析同位素．
本题难度：一般
4、简答题 回旋加速器的D形盒半径为R=0.60m，两盒间距为d=0.01cm，用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为4.0MeV，加速电压为u=2.0×104?V，求：
（1）该加速器中偏转磁场的磁感应强度B．
（2）质子在D形盒中运动的时间．
（3）在整个加速过程中，质子在电场中运动的总时间．（已知质子的质量为m=1.67×10-27?kg，质子的带电量e=1.60×10-19?C）
参考答案：（1）根据qvB=mv2R，解得v=qBRm．
则质子的最大动能Ek=12mv2=q2B2R22m
则B=
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 20世纪40年代，我国物理学家朱洪元先生提出，电子在加速器中会发出“同步辐射光”，光的频率是电子的回转频率的n倍，现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中，设同步辐射光的频率为f，电子质量为m，电荷量为e，则加速器磁场的磁感应强度B的大小为____________；若电子的回转半径为R，则它的速率为____________。
参考答案：
本题解析：
本题难度：一般
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：1
，粒子能获得的最大动能为