1、选择题 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内互相垂直的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．挡板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 ">
1、选择题 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内互相垂直的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．挡板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里
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于B/E
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
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参考答案：A
本题解析：
本题难度：简单
2、计算题 正电子发射计算机断层（PET）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。
（1）PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是由小型回旋加速器输出的高度质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程。
（2）PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示。质子质量为m，电荷量为q。设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t（其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率f和加速电压U。
（3）试推证当R>>d时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。
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参考答案：解：（1）核反应方程为![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/sjiwrhiqalx.gif\"> ①
（2）设质子加速后最大速度为v，由牛顿第二定律有![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/a4chcfryrye.gif\"> ②
质子的回旋周期![]()
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高频电源的频率![]()
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质子加速后的最大动能![]()
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设质子在电场中加速的次数为n，则![]()
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又![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/sq1jkcuy2ke.gif\"> ⑦
可解得![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/kzm5jyc00nj.gif\"> ⑧
（3）在电场中加速的总时间为![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/r23xiwa3kwt.gif\"> ⑨
在D形盒中回旋的总时间为![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/sqo5hj0f0qg.gif\"> ⑩
故![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/3hxjeiwfajh.gif\">![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"MARGIN: 8px 0px; VERTICAL-ALIGN: middle\" src=\"http://picflow.91exam.org/upload/syspic/201026165614.GIF\">
即当R>>d时，t1可忽略不计
本题解析：
本题难度：困难
3、选择题 如图是质谱仪的工作原理示意图，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（ ? ）
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择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
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/klmtk0czyaj.png\">
参考答案：ABC
本题解析：
本题难度：简单
4、选择题 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? (? )
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600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/rc4jty532yu.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
A．在Ek—t图中应有t4一t3＝t3一t2=t2—t1
B．高频电源的变化周期应该等于tn一tn-1
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能越大，则要求D形盒的面积也越大
参考答案：A
本题解析：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Ek－t图中应有t4一t3＝t3一t2=t2—t1，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－tn-1)，选项B错误；
由![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/ybjnmwikgfb.png\" style=\"vertical-align:middle;\">可知，![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/faqqfz0hiss.png\" style=\"vertical-align:middle;\">，最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速的次数和加速电压的大小无关，当轨道半径与D型盒半径相等时就不能继续加速，故选项C、D错。
点评：解决本题的关键知道根据![]()
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060410/obrt5aqbuon.png\" style=\"vertical-align:middle;\">，求最大速度，知道最大动能与D形盒的半径有关，与磁感应强度的大小有关．
本题难度：一般
5、选择题 回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图，下列说法正确的是
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[? ]
A.粒子在磁场中做匀速圆周运动
B.粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用时间少
C.粒子的轨道半径与它的速率成正比
D.粒子的运动周期和运动速率成正比
参考答案：AC
本题解析：
本题难度：一般
People generally quarrel because they cannot argue. 通常人们是因为不会辩理才吵架的。
