高中物理知识点大全《质谱仪》考点巩固（2017年最新版） - 高考物理题库

高中物理知识点大全《质谱仪》考点巩固（2017年最新版）(六)

2017-07-27 11:46:49 来源:91考试网作者:www.91exam.org 【大中小】

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1、计算题（8分）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S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场(加速电场极板间的距离为d、电势差为U)加速，然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动，最后到达记录它的照相底片P上．设离子在P上的位置与入口处S1之间的距离为x。

(1)求该离子的荷质比．
(2)若离子源产生的是带电量为q、质量为m1和m2的同位素离子(m1>m2)，它们分别到达照相底片上的P1、P2位置(图中末画出)，求P1、P2间的距离△x。

参考答案：（1）? (2)

本题解析：(1)离子在电场中加速，由动能定理得①
离子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：②
由①②式可得：④
(2)由①②式可得粒子m1在磁场中的运动半径是r1，则：⑤
对离子m2，同理得⑥
∴照相底片上P1、P2间的距离：⑦

本题难度：一般

2、选择题 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器．如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能EK随时间t的来源:91exam .org变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（ ? ）
A．粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大
B．若增大磁感应强度，为保证该粒子每次进人电场均被加速，应增大高频电源交流电的频率
C．不同粒子在两D型盒中运动时间可能不相同
D．不同粒子获得的最大动能都相同

参考答案：B

本题解析：

本题难度：一般

3、选择题关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是（ ? ）
A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大
B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越小
C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大
D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大

参考答案：A

本题解析：

本题难度：一般

4、选择题回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速。两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，加速电压为U，要增大带电粒子（电荷量为q，质量为m，不计重力）射出时的动能

[? ]
A．增大狭缝间的加速电压
B．增大磁场的磁感应强度
C．减小狭缝间的距离　
D．增大D形金属盒的半径

参考答案：BD

本题解析：

本题难度：一般

5、计算题质谱仪是一种分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源S产生质量为m、电荷量为q的钾离子，离子出来时速度很小，可视为零。离子经过电势差为U的电场加速后，沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，经半圆周到达照相底片上的P点。

(1)求粒子进入磁场时的速度；
(2)求P点到入口S1的距离x；
(3)在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化U，求需要以多大相对精确度U/U维持加速电压值，才能使钾39、钾41的同位素束在照相底片上不发生覆盖。