时间:2017-08-09 09:11:24
1、简答题 飞行时同质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比
| q m |
| q m |
参考答案：（1）①设离子带电量为q，质量为m，经电场加速后的速度为v，则
qU=12mv2…（1）
离子飞越真空管，AB做匀速直线运动，则
L=vt1…（2）
由（1）、（2）两式得离子荷质比
qm=L22Ut12…（3）
②离子在匀强电场区域BC中做往返运动，设加速度为a，则
qE=ma?…（4）
t2=Lv+2va=Lv+2mvqE?…（5）
由（1）、（4）、（5）式得离子荷质比
qm=12U（L+4UE）21t22…（6）
（2）两离子初速度分别为v、v′，则
t=Lv+2vqEm=Lv+2mvqE…（7）
t′=LV′+2V′qEm=Lv′+2mv′qE…（8）
△t=t-t′=（Lvv′-2mqE）（v′-v）…（9）
要使△t=0，则须（Lvv′-2mqE）=0…（10）
所以E=2mvv′qL…（11）
本题解析：
本题难度：一般
2、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的匀强磁场中，如图所示．在保持匀强磁场和加速电压不变的情况下用同一装置分别对质子（
）和氦核（
）加速，则下列说法中正确的是（ ）
A．质子与氦核所能达到的最大速度之比为1：2
B．质子与氦核所能达到的最大速度之比为2：1
C．加速质子、氦核时交流电的周期之比为2：1
D．加速质子、氦核时交流电的周期之比为1：2
参考答案：BD
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 如图所示，有A、B、C、D四个离子，它们带等量的同种电荷，质量关系mA=mB<mC=mD，以不等的速度vA<vB=vC<vD进入速度选择器后，只有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可以判断
A．离子应带负电
B．进入B2磁场的离子是C、D离子
C．到达b位置的是C离子
D．到达a位置的是C离子
参考答案：D
本题解析：粒子进入B2场区向左偏转，由洛仑兹力方向可知粒子带正电，在速度选择器中qvB=qE,v=E/B可知只有速度相同且等于v/B的粒子才能通过速度选择器，所以粒子为B、C两种，由洛仑兹力提供向心力可知半径
，B粒子的质量较小，半径较小，打在b点的粒子为B粒子，C错D对；
点评：本题题干虽然没有明确说明该装置为质谱仪，但也能判断出来，明确只有速度满足一定条件时才能通过速度选择器，由洛仑兹力提供向心力能够推导出粒子偏转半径公式，判断半径与哪些因素有关
本题难度：一般
4、选择题 二十世纪初，卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)的英国物理学家阿斯顿首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在 。现速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是
[? ]
A．该束粒子带负电
B．速度选择器的P1极板带正电
C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大?
D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小
参考答案：BD
本题解析：
本题难度：一般
5、计算题 （8分）如图所示，回旋加速器的半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，高频电场的电压为U，S0为粒子源，S’为引出口．若被加速的粒子质量为m,电荷量为q，设带电粒子质量不变，且不考虑粒子从粒子源射出时的能量．问：
（1）外加电
场的变化周期为多少？
（2）粒子从加速器中射出时的能量为多少？
（3）粒子以加速器中被加速的时间共为多少？
参考答案：（1）外加电场周期与粒子的回旋周期相同，因此由qvB=mv2/R 得
电场周期为：T=2πR/v=2πm/Qb
（2）粒子从加速器射出时的动能为
Ek=
mv2=m(BqR/m)2=B2q2R2/2m
(3)粒子在加速器每一次加速获得的能量为qU,
粒子被加速的次数n=Ek／qU= B2qR2/2mU
又因粒子回旋一周被加速两次，所以被加速的时间为
t=
·T=πBR2／2U
本题解析：略
本题难度：一般