1、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A 1 A 2?.S下方有磁感应强度为B 0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.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于,与粒子带何种电荷无关
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
2、简答题 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒,两盒相距很近(缝隙的宽度远小于盒半径),分别和高频交流电源相连接,使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒面,带电粒子在磁场中做圆周运动,粒子通过两盒的缝隙时反复被加速,直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.若D形盒半径为R,所加磁场的磁感应强度为B.设两D形盒之间所加的交流电压的最大值为U,被加速的粒子为α粒子,其质量为m、电量为q.α粒子从D形盒中央开始被加速(初动能可以忽略),经若干次加速后,α粒子从D形盒边缘被引出.求:
(1)α粒子被加速后获得的最大动能Ek;
(2)α粒子在第n次加速后进入一个D形盒中的回旋半径与紧接着第n+1次加速后进入另一个D形盒后的回旋半径之比;
(3)α粒子在回旋加速器中运动的时间;
(4)若使用此回旋加速器加速氘核,要想使氘核获得与α粒子相同的动能,请你通过分析,提出一个简单可行的办法.
3、填空题 (6分)如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图。半径为的两个中空D形盒,处于垂直于盒面向里、磁感应强度为的匀强磁场中。两D形盒左端狭缝处放置一场强恒定的加速电场。带电粒子从处以速度沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,接着又从处进入、板间,如此反复,最后从D形盒右侧的边缘飞出。对于这种改进后的回旋加速器,带电粒子每运动一周被加速?次。若被加速的带电粒子的电荷量为,质量为,则粒子的最大速度的表达式为?。
4、选择题 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。速度选择器内匀强磁场和匀强电场的方向相互垂直,磁感应强度为B,电场强度为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,平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场,下列表述正确的是( )
A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内
B.只有速率等于的带电粒子才能通过狭缝P
C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
D.用质谱仪可以分析同位素