高考物理试题《质谱仪》高频试题强化练习（2018年最新版） - 高考物理题库

高考物理试题《质谱仪》高频试题强化练习（2018年最新版）(二)

2018-10-13 00:56:45 【大中小】

1、选择题如图是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速υ0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积。磁感应强度的大小跟时间成正比。其方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变，那么(? )

A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．磁场力对小球做了功
D．小球受到的磁场力大小与时间成正比

参考答案：B

本题解析：根据麦克斯韦电磁场理论。可知磁感应强度随时间线性增大时，将产生稳定的感应电场;根据楞次定律可知感应电场的方向与小球初速度方向相同;因小球带正电，故电场力对小球做正功，其速率随时间增大，向心力的大小随之增大，选项A错误，B正确。
带电小球所受的洛伦兹力F=qBυ，因为球速υ随时间逐渐增大，且B∝t。故选项D错误。
因洛伦兹力对运动电荷不做功。故选项C错误。
点评：本题考查了变化磁场产生电场，并在电场力作用下提供做圆周运动的向心力的知识。

本题难度：一般

2、选择题如图是质谱仪工作原理示意图．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B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（）

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．速度选择器只能一种电性，且速度等于的粒子
D．带电量相同的粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的质量越大

参考答案：AB

本题解析：通过速度选择器的粒子速度相等，不同比荷的粒子在磁场中半径不同，所以，质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确；由图知速度选择器中由水平向右的匀强电场，粒子在速度选择器中所受洛伦兹力与电场力方向相反，由左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，B正确；只要粒子的速度满足,带电粒子就能通过速度选择器沿直线进入狭缝P，与粒子带电荷的正负无关；C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，r越小，粒子的比荷越大，D错误。故选AB。
考点：质谱仪的原理

本题难度：一般

3、选择题如图所示的平行板器件中．电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子从P孔射入后发生偏转的情况不同．利用这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器．若正离子（不计重力）以水平速度v=E/B射入速度选择器，则（ ? ）
A．正离子从P孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
B．正离子从Q孔射入后，能沿着图示虚线路径通过速度选择器
C．仅改变离子的电性，负离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器
D．仅改变离子的电量，正离子从P孔射入后，不能沿图示虚线路径通过速度选择器

参考答案：A

本题解析：

本题难度：简单

4、计算题质谱仪的工作原理图如图所示，A为粒子加速器，加速电压为U1；M为速度选择器，两板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场的磁感应强度为B1，两板间距离为d；N为偏转分离器，内部有与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B2，一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子由静止经加速器加速后，恰能通过速度选择器，进入分离器后做圆周运动，并打到感光板P上。不计粒子重力。求：
（1）粒子经粒子加速器A加速后的速度v的大小及速度选择器M两板间的电压U2；
（2）粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径R；
（3）某同学提出：在其他条件不变的情况下，只减小加速电压U1，就可以使粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径减小，试分析他的说法是否正确。

参考答案：解：（1）粒子在A中电场力对它做功，由动能定理
粒子在M中水平方向受电场力和洛伦兹力，有
可得
（2）粒子在N中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
可得
（3）不正确。若其他条件不变，只减小加速电压U1，则粒子经加速后获得的速度减小，进入速度选择器后，粒子受到的电场力和洛伦兹力大小不再相等，粒子无法通过速度选择器进入偏转分离器