参考答案：A

本题解析：

本题难度：简单

2、计算题  （10分）有一种质谱仪的工作原理图如图所示。静电分析器是四分之一圆弧的管腔，内有沿圆弧半径方向指向圆心O1的电场，且与圆心O1等距各点的电场强度大小相等。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。已知加速电场的电压为U，磁分析器中磁场的磁感应强度大小为B。

（1）请判断磁分析器中磁场的方向；
（2）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
（3）求磁分析器中Q点与圆心O2的距离d。

参考答案：（1）垂直纸面向外（2） （3）

本题解析：（1）带正电的粒子进磁场的速度水平向右，要从下边界Q射出，P点的洛伦兹力必须竖直向下，根据洛伦兹力左手定则判断磁场方向垂直纸面向外。
（2）设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速，
根据动能定理 有       ①  
离子在静电分析器中做匀速圆周运动，指向圆心O1的电场力为向心力，有    ② 
由①②解得     ③
（3）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，圆心为O2，根据牛顿第二定律 有
            ④ 
由题意可知，水平向右进入磁场，竖直向下离开磁场，根据几何关系可得圆周运动的轨道半径             ⑤ 
由①④⑤式解得       ⑥
考点：带电粒子在电场和磁场中的运动

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，下列说法正确的是（　　）
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，能量越大
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量均有关，质量和电量越大，能量越大

参考答案：由qvB=mv2R得，v=qBRm，则最大动能EK=12mv2=q2B2R22m，知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电量和质量有关．半径越大，能量越大；磁场越强，能量越大；质量和电量都大，能量不一定大．故A、B正确，C、D错误．
故选AB．

本题解析：

本题难度：一般

4、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