高二物理 质谱仪练习
(完整版)高二物理带电粒子在磁场中的运动质谱仪测试题
高二物理带电粒子在磁场中的运动质谱仪测试题一、单项选择题（共63题）1.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强磁场,一个带电粒子（重力不计）水平向左平行于磁场的方向进入磁场．下面对于该粒子在磁场中运动的描述中正确的是A。
该粒子将做匀变速直线运动B。
该粒子将做匀变速曲线运动C。
该粒子将做匀速直线运动D。
该粒子将做匀速圆周运动答案:C2.如图所示，在边界MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场区，一电量为q,质量为m的带电粒子，垂直边界MN与磁场方向射入磁场区，速度为v，已知磁场磁感应强度为B，那么粒子射出边界MN位置与射入位置间的距离与粒子在磁场中运动时间应为A。
2mv/qB，2πm/qB B. 2mv/qB，πm/qB C. mv/qB，πm/qB D. mv/qB,2πm/qB答案：B3.如图所示,水平导线中通有恒定电流I,导线正下方有一束电子(不计重力），电子运动方向与电流I方向相同。
电子将A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动，轨迹半径越来越大C。
沿路径b运动，轨迹半径越来越小D.沿路径b运动，轨迹半径越来越大答案：B4.质子、氘核、氚核,粒子（都不计重力）,以相同的初动能从同一位置,同一方向垂直射入同一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，下列各图中能正确反映四种粒子的运动轨迹的是答案：D5。
如图,a 、b 两带电粒子（不计重力）分别垂直射入匀强磁场中,圆弧为两粒子运动轨迹，箭头表示运动方向，则A 。
a 粒子带正电,b 粒子带负电B 。
a 粒子带负电，b 粒子带正电C.若它们质量、电量相等，则a 粒子动能大 D 。
若它们质量、速率相等，则a 粒子带电量多答案：BC6。
两个带电粒子，所带电量相同，它们的质量比为1:2，当它们以相同的动量垂直磁场方向射入匀强磁场中，则A 。
在匀强磁场中运动时轨道半径相同B 。
在匀强磁场中运动时，轨道半径比为1：2C 。
在匀强磁场中运动周期相同 D.在匀强磁场中运动周期之比为1：2答案：AD7。
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析1. 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P 0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 ．P 1P 2＝P 2P 3C ．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 【答案】A【解析】据题意，由于加速电场只在实线部分有，则带电粒子运动一周，经过加速电场一次，故应该被加速一次，选项A 正确而D 选项错误；据图有：和，由于带电粒子经过加速电场时有：，经过处理得到：，即，同理有：，故B 选项错误；据可知，带电粒子的最大速度有D 形盒半径决定，故C 选项错误。
【考点】本题考查回旋加速器。
2. 如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。
速度选择器（也称滤速器）中场强E 的方向竖直向下，磁感应强度B 1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B 2的方向垂直纸面向外。
在S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E 和B 1入射到速度选择器中，若m 甲=m 乙<m 丙=m 丁，v 甲<v 乙=v 丙<v 丁，在不计重力的情况下，则分别打在P 1、P 2、P 3、P 4四点的离子分别是（ ）A ．甲、乙、丙、丁B ．甲、丁、乙、丙C ．丙、丁、乙、甲D ．甲、乙、丁、丙【答案】B【解析】四种粒子，只有两个粒子通过速度选择器，只有速度满足,，才能通过速度选择器．所以通过速度选择器进入磁场的粒子是乙和丙，根据，乙的质量小于丙的质量，所以乙的半径小于丙的半径，则乙打在P 3点，丙打在P 4点．甲的速度小于乙的速度，即小于，洛伦兹力小于电场力，粒子向下偏转，打在P 1点．丁的速度大于乙的速度，即大于，洛伦兹力大于电场力，粒子向上偏转，打在P2点，故B正确，A、C、D错误。
高考物理质谱仪和磁流体发电机习题综合题含答案解析
高考物理质谱仪和磁流体发电机习题综合题含答案解析一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．质谱仪的构造如图所示，离子从离子源出来经过板间电压为U 的加速电场后进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片上，测得图中PQ 的距离为L ，则该粒子的荷质比qm为多大？【答案】228q U m B L= 【解析】 【分析】 【详解】粒子在电压为U 的电场中加速时，据动能定理得212qU mv =粒子进入磁场后做圆周运动，根据图中的几何关系可知L =2R据牛顿第二定律有2v qvB m R=解得228q U m B L=2．如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q 、质量为m 的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U 的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E 、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G 点垂直MN 进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN 为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H 点.可测量出G 、H 间的距离为L.带电粒子的重力可忽略不计.求（1）.粒子从加速电场射出时速度v 的大小.（2）.粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B 1的大小和方向. （3）.偏转磁场的磁感强度B 2的大小. 【答案】（1）2qUm； （2）2m E qU ； （3）22mU L q ；【解析】 【分析】 【详解】（1）由动能定理得 qU=①解得：（2）由洛伦兹力与电场力大小相等得到： qvB 1=Eq ② 由①②联立得到：122/E m B v qU qU m===由左手定则得磁场方向垂直纸面向外．（3）粒子在磁场中运动是洛伦兹力通过向心力得到：22v qvB m R =③2L R =④由①③④联立解得：222mv mU B qR L q==3．如图所示，质量为m 、电荷量为q 的粒子，从容器A 下方的小孔S 1不断飘入电压为U 的加速电场，其初速度几乎为零。
高二物理带电粒子在磁场中运动、质谱仪练习
带电粒子在磁场中运动、质谱仪练习【同步达纲练习】1.一个带电粒子在空间运动时没有发生偏转，则这个空间( )A.一定不存在磁场B.如果存在磁场，必定同时存在电场C.可能存在电场D.电、磁场可能同时存在2.一束带电粒子流以同一方向垂直射入一磁感应强度为B 的匀强磁场中，在磁场中分成两条轨迹1和2，如图所示，那么它们的速度υ，动量p ，电荷电量q ，荷质比q/m 的关系可以肯定的是( )A.若q 1/m 1＝q 2/m 2，则υ1＜υ 2B.若q 1/m 1＞q 2/m 2，则υ1＝υ2C.若q 1＝q 2，则p 1＜p 2且都带正电D.若p 1＝p 2，则q 1＞q 2且都带负电3.将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来就呈中性)，喷射入磁场，磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压.在磁极配置如图所示的情况下，下列说法中正确的是( )A.金属板A 上聚集正电荷，金属板B 上聚集负电荷B.金属板A 上聚集负电荷，金属板B 上聚集正电荷C.金属板B 的电势U B 大于金属板A 的电势U AD.通过电阻R 的电流方向是由a →b4.如图所示，在正方形区域abcd 中，有方向垂直纸面向里，磁感应强度为B 的匀强磁场，一束质量为m 、电量为e 的电子沿ab 边以不同的速率射入磁场，则电子通过磁场的最长时间为( ) A. eB mπ B. eB m π2 C. eB m π3 D. eB m 2π5.空间分布着一有界匀强磁场，做垂直磁感线的截面，截面上磁场的边界恰为边长为a 的等边三角形，如果在某边中点处，以速度υ发射一个质量为m ，电量为e 的电子，则为了使电子不射出磁场，该磁场磁感应强度的最小值为 .6.一质量为m ，带电量为Q 的点电荷P ，在磁感强度为B 的匀可磁场中，沿垂直于磁场方向绕另一固定的点电荷做匀速圆周运动，已知P 所受电场力为磁场力的2倍，则P 运动的角速度大小可能为 .7.如图所示，一束电子(电量为e)以速度υ垂直射入磁感应强度为B ，宽为d 的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原入射方向成夹角为30°，则电子的质量是 ，穿过磁场时间是 .8.如图所示，直线MN 与x 轴夹角为30°，在其两侧有与坐标平面垂直但方向相反的匀强磁场，且B 1＝2B 2，质量为m 、电量为q 的正离子从坐标原点沿y 轴正方向进入B 1磁场区，在图中画出该粒子运动轨迹示意图，并求粒子运动周期.【素质优化训练】1.一回旋加速器，当外加磁场一定时，可把质子加速到υ，使得它获得动能为E k .则在不考虑相对论效应情况下，能把a 粒子加速到的速度和动能分别为( )A.υ E kB. 21υ E kC.2υ 21E kD.υ 21E k2.质子经电压U 加速后，进入一圆环状空腔中，为了使质子在环状空腔中做圆运动的半径保持不变，需加一个与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为 B.关于质子在空腔中的运动情况，下列叙述正确的是( )A.加速电压U 越大，磁感应强度B 也越大B.加速电压U 越大，磁感应强度B 越小C.加速电压U 越大，质子运动的周期越小D.加速电压U 增大，质子运动的周期不变3.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(速度可看做为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x ，可以判断( )A.若离子束是同位素，则x 越大，离子质量越大B.若离子束是同位素，则x 越大，离子质量越小C.只要x 相同，则离子质量一定相同D.只要x 相同，则离子质量的荷质比一定相同4.一带电粒子，以速度υ从平面直角坐标原点O 点x 轴方向垂直射入宽度为d 的匀强磁场区域，如图所示.粒子从磁场边缘的P 点射出时速度方向偏转了60°角，那么P 点的坐标为 .4题图 5题图5.如图所示，ABCD 是一个正方形的匀强磁场区域，经相等加速电压加速后的甲、乙两种带电粒子分别从A 、D 射入磁场，均从C 点射出，则它们的速率υ甲∶υ乙＝ ，它们通过该磁场所用时间t 甲∶t 乙＝ .6.在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，有一足够长的光滑绝缘斜面，倾角为θ，磁感强度为B ，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上，有一质量为m 、带电量为+q 的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图所示.若迅速把电场方向竖直向下时，小球能在斜面上的连续滑行多远?所用时间是多少?【生活实际运用】例 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 产生带电量为q 的某种正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的，离子产生出来后经过电压U 加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向、进入磁感应强度为B 的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片P 上，实验测得：它在P 上的位置到入口处S 1的距离为a ，离子束流的电流强度为I ，回答下列问题：(1)在t 秒内照相底片P 上的离子数目为 ；(2)在单位时间内穿过入口处S 1离子束流的能量为 ；(3)试证明这种离子的质量为m ＝U qB 82a 2.解析带电粒子流经历两段相联系的运动过程：在电场中的加速过程和磁场中的偏转过程(匀速圆周运动).在处理时相应选用动能定理和牛顿定律解决之.评注在提倡培养学生创新精神与实践能力的今天，应用型习题的作用显而易见：它能使学生身在课堂又不囿于课堂，通过对习题的阅读可了解外部精彩世界中的实际问题.在质谱仪问题中，从入口处(S1)射入的同一种元素的各种同位素的离子，具有相同的速度和电量，但质量不同，因此它们在磁场中沿不同半径的轨道做圆周运动，并因质量不同而分别射到感光胶片上不同位置，形成若干条平行的感光条纹.每条细线对应于一种质量的离子.因此把这种谱线叫做质谱线.这如同白光通过棱镜，各种色光按波长大小有规律排列形成的光谱相似，所以称该装置为质谱仪.【知识验证实验】带电粒子在复合场中的运动特点带电粒子在复合场中运动问题的分析与力学中的分析方法相同，关键是要注意电场和磁场对带电粒子不同的作用特点：带电粒子在匀强电场中受到的电场力F＝qE是恒力；电场力做功与路径无关，只与初末位置的电势差有关；电场力做功的多少是电势能和其他形式的能之间相互转化的量度.带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力的大小随运动速度的大小改变而改变；洛伦兹力的方向总与运动方向垂直；洛伦兹力对带电粒子不做功.若带电粒子受到的合外力为零时，粒子做匀速直线运动；合外力不为零时就做变速运动.若带电粒子受到的合外力为恒力时，粒子做匀变速运动，若带电粒子受到的合外力与初速度方向始终在同一条直线上时，粒子做直线运动；否则粒子做曲线运动.【知识探究学习】磁偏转中“圆中圆”问题带电粒子在圆形匀强磁场中的偏转是高中物理习题中常见的典型之一.带电粒子以垂直于磁场的速度射入圆形匀强磁场区域，仅在洛伦兹力作用下做匀速圆弧运动，称为“圆中圆”.此种题型涉及两个圆——磁场圆和轨道圆，题设条件不充分，甚至不确定，两圆互为关联，互相干扰.要求学生思维多向辐射，讨论分析各种可能条件下结果的可能性，对发散思维、辨证思维、创造思维及空间想象力要求较高.解决好这类问题，有利于培养提高学生优秀的、科学的思维品质.一、求粒子圆运动的圆心轨迹例1 如图1所示，半径为R＝10cm的匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标原点O，磁感应强度B＝0.332T，方向垂直纸面向里.在O处有一放射源S，可向纸面各个方向射出速率为υ＝3.2×106m/s的a粒子.已知a粒子质量m＝6.64×10-27kg，电量为q＝3.2×10-19C.试画出a粒子通过磁场空间做圆周运动的圆心的轨迹.解析 a 粒子进入磁场的速度大小确定，在磁场中仅在洛伦兹力作用下做匀速圆弧运动的轨道半径r 大小确定，则：q υB ＝r m v 2，故r ＝qB m v ＝19627102.3332.0102.31064.6--⨯⨯⨯⨯⨯＝0.20m ＝20cm.由于a 粒子进入磁场的速度方向未确定，因此，粒子圆弧运动的圆心不定，即有一系列的位置.但粒子的入场点(即O 点)是确定的，该点亦是a 粒子圆弧轨道圆周上的点，因而圆心必定落在以O 点为圆心，半径r ＝20cm 的圆周上.据题意作出a 粒子通过磁场空间做圆弧运动的圆心轨迹，如图1中虚线所示.二、求粒子通过磁场空间的最大偏转角带电粒子垂直进入磁场后，在磁场中做圆弧运动，最后偏转出磁场，其出场时速度方向与入场时速度方向间夹角称为速度偏转角(或偏向角).据几何知识偏转角等于轨道圆心角.例2 上题中，求出a 粒子通过磁场空间的最大偏转角Φ.解析 a 粒子入场速度方向不同，其出场点和出场速度方向不同，速度偏转角也就不同.但据几何关系知：速度偏转角总等于其轨道圆心角.在轨道半径r 一定的条件下，为使a 粒子速度偏转角最大，即轨道圆心角最大，须其所对弦最长.该弦是轨道圆的弦同时也是磁场圆的弦，显然，最长弦应为匀强磁场区域的直径.即a 粒子应从磁场直径的A 端射出.如图2所示，作出偏转角Φ及对应轨道圆心O ′，据几何关系得： sin 2Φ＝r R ＝21.所以Φ＝60°.即a 粒子穿过磁场空间的最大偏转角为60°.总之，解答磁偏转中“圆中圆”问题的基本思路是：找圆心，求半径，描轨迹.同时还应注意到：(1)粒子入场点和出场点既是粒子轨道圆弧上的点，也是磁场圆周上的点，具有双重身份，是联系两圆的桥梁，是解答这类问题的关键之一.磁场圆和轨道圆互相关联，却有根本区别.(2)粒子速度偏转角等于轨道圆心角应记牢.几何关系在解题中的作用不容忽视.(3)思维的发散性、求异性、辨证性等是解答这类问题必须具备的思维品质.同时应充分发挥空间想象力.只要基本知识牢固，思维灵活变通，并积极总结解题经验，此类问题可顺利求解，同时物理科学素质也会得到进一步发展、提高.参考答案【同步达纲练习】 1.CD 2.AD 3.BC 4.A 5.23mv/ae 6.BQ/m ，3BQ/m 7.2Bde/V,πm/6eB 8.T ＝2qB m【素质优化训练】 1.B 2.AC 3.AD 4.P(d,3d/3) 5.1∶2，2∶1 6.(1)S ＝m 2gcos 2θ/q 2B 2εθ (2)mctg θ/qB。
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析
高二物理质谱仪和回旋加速器试题答案及解析1.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。
如图所示为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子（不计重力），经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的P点，设OP=x，则在图中能正确反映x 与U之间的函数关系的是（）【答案】B【解析】试题分析:电子在加速电场中：根据动能定理得qU=，得到v==；电子进入磁场过程：由evB=，电子的轨迹半径为r==， x=2r=，可见x∝，故B正确，A、C、D错误【考点】质谱仪的工作原理2.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源两极相连接的两个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，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()A．减小磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．增大D形金属盒的半径D．减小狭缝间的距离【答案】C【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，速度达最大时，粒子运动的半径与D型盒半径相等，由圆周运动规律有：,，则，可见要增大粒子射出时的动能，可增大磁场的磁感应强度或增大D形盒的半径，与加速电压无关，故C正确；【考点】考查了回旋加速器原理3.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，要增大某一带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )A．增大匀强电场间的加速电压B．增大磁场的磁感应强度C．减小狭缝间的距离D．增大D形金属盒的半径【答案】BD【解析】设D形盒的半径为R，则粒子可能获得的最大速度由解得带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径得粒子可能获得的最大动能Ekm=,由此式得选项BD正确。
高中物理第二册带电粒子在磁场中的运动 质谱仪 同步练习3
带电粒子在磁场中的运动质谱仪同步练习针对训练1．如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子O固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动.在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法一定错误的是A.速率变小，半径变小，周期不变B.速率不变，半径不变，周期不变C.速率不变，半径变大，周期变大D.速率不变，半径变小，周期变小2．如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹θ角.则正、负离子在磁场中A.运动时间相同B.运动轨道半径相同C.重新回到x轴时速度大小和方向均相同D.重新回到x轴时距O点的距离相同3．电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）4．已经知道，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷.物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在.1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为m，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，磁场的磁感应强度为B.（1）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?（不要求写出判断过程）（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径；（3）反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少?5．如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ.求：（1）该粒子射出磁场的位置；（2）该粒子在磁场中运动的时间.（粒子所受重力不计）]6.如图，荷质比q/m=50C·kg-1的带电粒子经加速电场加速，由静止开始飞出N板的小孔，进入上方长方形容器abcd，当粒子(重力不计)到达P点时，容器内立即加一图乙所示的磁场(设磁场方向朝向纸外时，磁感强度B为正)。
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器选择题专项训练
高中物理选修2质谱仪与回旋加速器选择题专项训练姓名：__________ 班级：__________考号：__________一、选择题（共22题）1、一带电质点在匀强磁场中做圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度、带电质点的质量和电量．若用V表示带电质点运动的速率，R表示其轨道半径，则带电质点运动的周期A．与V有关，与R有关 B．与V无关，与R无关C．与V有关，与R无关 D．与V无关，与R有关2、如图所示，长方形abcd 长ad= 0.6m ，宽ab= 0.3m , O、e分别是ad、bc 的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B＝0.25T 。
一群不计重力、质量m＝3 ×10-7 kg 、电荷量q＝＋2×10－3C 的带电粒子以速度v＝5×l02m/s 沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B．从 aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C．从Od 边射入的粒子，出射点分布在Oa 边和ab边D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边3、如图，在MN直线上方有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子1、2都以速率v从O点射入，射入方向与MN的夹角分别为θ和л-θ，它们从MN射出时，射出点到O点的距离分别为s1和s2，在磁场运动的时间为t1和t2，则 ( )A．s1 < s2B．s1 = s2C．t1 : t2= (л-θ): θD．t1 : t2= θ: (2л-θ)4、如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速．已知D型盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q．下列说法不正确的是（）A．质子的最大速度不超过2RfB ．质子的最大动能为C ．高频交变电源的频率D．质子的最大动能与高频交变电源的电压U有关，且随电压U增大而增加5、初速为的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则A．电子将向右偏转，速率不变B．电子将向左偏转，速率改变C．电子将向左偏转，速率不变D．电子将向右偏转，速率改变6、质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。
新教材高中物理1.4质谱仪与回旋加速器基础练新人教版选择性
1.4 质谱仪与回旋加速器一、选择题(本题共5小题，每题7分，共35分)1．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。
离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可视为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x ，可以判断( B )A ．若离子束是同位素，则x 越小，离子质量越大B ．若离子束是同位素，则x 越小，离子质量越小C ．只要x 相同，则离子质量一定相同D ．x 越大，则离子的比荷一定越大 解析：由qU ＝12mv 2，qvB ＝mv 2r ，解得r ＝1B2mUq，又x ＝2r ＝2B2mUq，分析各选项可知只有B 正确。
2．如图所示，一个质量为m ，电荷量为q 的带正电的粒子(不计重力)，从静止开始经电压U 加速后，沿水平方向进入一垂直于纸面向外的匀强磁场B 中，带电粒子经过半圆到A 点，设OA ＝y ，则能正确反映y 与U 之间的函数关系的图像是( C )解析：粒子在电场中加速，由动能定理得：qU ＝12mv 2－0，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB ＝m v 2R，由几何知识得：y ＝2r ，解得：y＝2B 2mUq，图C 所示图像正确；故选C 。
3．(多选)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面的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是( CD )A ．减小狭缝间的距离B ．增大匀强电场间的加速电压C ．增大磁场的磁感应强度D ．增大D 形金属盒的半径解析：当粒子从D 形盒中射出来时速度最大，根据qv m B ＝m v 2mR ，得v m ＝qBR m则最大动能为E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R22m，知最大动能与加速的电压无关，与狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D 形盒的半径有关，增大磁感应强度和D 形盒的半径，可以增加粒子的最大动能。
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qU 1 mv 2 qvB mv 2
2
r
q m
2U B2r 2
质谱仪的构造如图所示，离子从离子源出来经过板间电压为U的 加速电场后进人磁感应强度为B的匀强磁场中，沿着半圆周运动 而达到记录它的照相底片上，测得图中PQ的距离为L，
（1）该粒子出磁场时的速度是多大？
（2）该粒子在磁场中的运动时间是多久？
qvB m v2 r
r mv qB
T 2 m
qB
t
3600
T
T 2 r
v
１．组合场（电场与磁场没有同时出现在同一区域）
பைடு நூலகம்
（1）质 谱仪
可以用来测定带电粒子的荷质比。也可以在已知 电量的情况下测定粒子质量。
带电粒子质量m，电荷量 q，由电压U加速后垂直进入 磁感应强度为B的匀强磁场， 设轨道半径为r ，有：
如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强 度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入 射方向的夹角是30°，则：
（1）电子的质量是多大？ （2）穿透磁场的时间是多久？
电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为u）的电场加速 后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开 磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示. 求匀强磁场的磁感应强度.（已知电子的质量为m，电量为e）
3.磁场 (左力右方)
1.磁现象和磁场
2.磁感应强度 3.几种常见的磁场
B F IL
同一位置B是确定、唯一的， 不同位置B可能不同
条、蹄、直、环、螺
4.磁场对通电导线的作用力 5.磁场对运动电荷的作用力
F ILB
F qvB
F B且F I F B且F v
6.带电粒子在匀强磁场中的运动
（3）则该粒子 的荷质比q /m为多大?
1、如图是质谱仪，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 ， 在 S下方有强度为B0的匀强磁场．已知A1P间的距离为L,求： （1）该电粒子带的是正电荷，还是负电荷； （2）带电粒子进入磁场中的速度； （3）速度选择器区域内的磁场方向； （4）求该粒子的荷质比（即比荷q/m）； （5）加速电场的电压。