(帮帮物理)人教版物理 磁场回旋加速器和质谱仪 专题练 答案解析.pdf
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1、第 1页 / 共 6页 回旋加速器和质谱仪 专题练答案解析 1 解析:选 C离子在回旋加速器中从电场中获得能量,带电粒子的运动周期是不变化的,选项 A、B 错 误;离子由加速器的中心附近进入加速器,增大金属盒的半径,粒子射出时的动能增大,选项 C 正确 D 错误。 2.解析设质子的质量和电荷量分别为 m1、q1,一价正离子的质量和电荷量为 m2、q2。对于任意粒子,在 加速电场中,由动能定理得 qU1 2mv 20,得 v 2qU m 在磁场中 qvBmv 2 r 由式联立得 mB 2r2q 2U ,由题意知,两种粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同,加速电压 U 不变, 其中 B212B1,
2、q1q2,可得m2 m1144,故选项 D 正确。 答案D 3.解析质子被加速后的最大速度受到 D 形盒半径 R 的制约,因 v2R T 2Rf,故 A 正确;质子离开回旋 加速器的最大动能 Ekm1 2mv 21 2m4 2R2f22m2R2f2,与加速电压 U 无关,B 错误;根据 Rmv qB,qU 1 2mv 2 1, 2qU1 2mv 2 2,得质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 21,C 正确;因回旋加速器的最 大动能 Ekm2m2R2f2与 m、R、f 均有关,D 错误。 答案AC 4.解析由 rmv qB可知,质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最
3、大半径有关,而与交变电压 U 无关, 故 A 错误;增大交变电压,质子加速的次数减少,所以质子在回旋加速器中的运行时间变短,B 正确;为了使 质子能在回旋加速器中加速,质子的运动周期应与交变电压的周期相同,C 错误;由 nqU1 2mv 2 n以及 rnmvn qB 可 得质子第 n次被加速前、后的轨道半径之比为 n1n,D正确。 答案BD 5解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关,因此,在 Ekt 图中应有 t4t3 t3t2t2t1,选项 A 正确;带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次,高频电源的变化周期应该等于 2(tn tn1),选项 B 错;由 rmv qB
4、2mEk qB 可知,粒子获得的最大动能决定于 D 形盒的半径,当轨道半径与 D 形盒 第 2页 / 共 6页 半径相等时就不能继续加速,故选项 C 错、D 对。 答案AD 6D为使 D 形盒内的带电粒子不受外电场的影响,D 形盒应用金属材料制成,以实现静电屏蔽,A 错 误;为使回旋加速器正常工作,高频电源的频率应与带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的频率相等,由 T1 2m1 eB 和 T11 f ,得氚核的质量 m1eB 2f,B 错误;由 ev mBm1v 2 m R ,得 vmeBR m1 ,可见氚核从 P 处射出时的最大 速度 vm与电源的电压大小无关,C 错误;结合 T22m2 2
5、eB 和 T21 f2,得 f 22m 1 m2 f,又m1 m2 3 4,得 f 23 2f,D正确。 7解析:选 ABC因同位素原子的化学性质完全相同,无法用化学方法进行分析,故质谱仪就成为同位 素分析的重要工具,A 正确。在速度选择器中,带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反 向,结合左手定则可知 B 正确。再由 qEqvB 有 vE/B,C 正确。在匀强磁场 B0中 R mv qB0,所以 q m v B0R,D 错误。 8解析:选 AC根据带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速度无关可知,在 Ekt 图中应该有 tn1tntn tn1,选项 A 正确 B 错误;由于带电粒
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