1、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.
2、选择题 如图15-5-20所示,有a、b、c、d四个离子,它们带同种电荷且电荷量相等,它们的速率关系为va<vb=vc<vd,质量关系为ma=mb<mc=md.进入速度选择器后,有两种离子从速度选择器中射出,由此可以判定(? )
图15-5-20
A.射向P1的是a粒子
B.射向P2的是b粒子
C.射向A1的是c粒子
D.射向A2的是d粒子
3、选择题 1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是
[? ]
A.该束带电粒子带负电
B.速度选择器的P1极板带正电
C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大
D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷q/m越小
4、选择题 质谱仪的工作原理如图所示,带电粒子被加速电场加速后进入速度选择器,速度选择器的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B1和E.粒子从狭缝S射出后进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后打在照相底片上.下列关于质谱仪的说法正确的是( )
A.速度选择器中的电场方向应该是指向左方的
B.因为速度选择器本身并不选择电性,所以不能确定图示中的带电粒子的正负
C.质谱仪是分析同位素的重要工具,粒子打在底片上距离狭缝越近,它的比荷越小
D.若粒子打在底片上的位置与狭缝的距离为L,则该粒子的比荷为2E/B1B2L