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当前位置:首页 > 高中物理试题 > 质谱仪和回旋加速器的工作原理
题型:选择题
难度:中等

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,分别和高频交流电源相连接,在两盒间的窄缝中形成交变电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出,如果用同一回旋加速器分别加速氚核(满分5 manfen5.comH)和满分5 manfen5.com粒子(满分5 manfen5.comHe),比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,可知

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A. 加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小

B. 加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大

C. 加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小

D. 加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大

 

题型:选择题
难度:中等

回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展.回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,设粒子初速度为零加速电压为U ,加速过程中不考虑重力作用和相对论效应下列说法正确的是

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A.粒子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r的增大,盒中相邻轨道的半径之差减小

B.粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为满分5 manfen5.com

C.粒子能获得的最大动能满分5 manfen5.com跟加速器磁感应强度无关

D.加速电压越大粒子能获得的最大动能满分5 manfen5.com越大

 

题型:选择题
难度:中等

如图所示是质谱仪的工作原理示意。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。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是(     )

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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E/B 

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小

 

题型:计算题
难度:中等

(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。

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(1)求该离子的荷质比满分5 manfen5.com

(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。

 

题型:选择题
难度:简单

关于物理原理在技术上的应用,下列说法中正确的是(  )

A.利用回旋加速器加速粒子时,通过增大半径,可以使粒子的速度超过光速

B.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性

C.用双缝干涉测光波的波长时,若减小双缝间的距离,则同种光波的相邻明条纹间距将减小

D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

 

题型:选择题
难度:中等

图甲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,并分别与高频电源两极相连。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,则下列说法正确的是

A.在Ek—t图中应有(t2-t1)>(t3-t2)>(t4-t3)>……(tn-tn-1

B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1

C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大D形盒的半径

D.在磁感应强度BD形盒半径R、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加速次数越多,粒子的最大动能一定越大

 

题型:选择题
难度:中等

美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使带电粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量。如图所示为改进后的回旋加速器的示意图,其中距离很小的盒缝间的加速电场的场强大小恒定,且被限制在A、C板间,带电粒子从P0处静止释放,并沿电场线方向进入加速电场,经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对于这种回旋加速器,下列说法正确的是

A.带电粒子每运动一周被加速一次

B.P1P2=P2P3

C.粒子能达到的最大速度与D形盒的尺寸无关

D.加速电场的方向需要做周期性的变化

 

题型:选择题
难度:中等

如图所示是质谱仪的工作原理示意力。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BE。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。平板S下方有强度为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.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小

 

题型:选择题
难度:中等

如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场B,最终打在A1A2上.下列表述正确的是

A.粒子带负电

B.所有打在A1A2上的粒子,在磁场B中运动时间都相同

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大

 

题型:选择题
难度:中等

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,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成匀强电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用同一回旋加速器分别加速氚核()和α粒子()比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有

A加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大

B.加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小

C.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小

D.加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大

 

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