高考物理最新模拟题精选训练(磁场)专题05 质谱仪与回旋加速器(含解析)
高三物理质谱仪和回旋加速器试题
高三物理质谱仪和回旋加速器试题1. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如下图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是A．离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量B．回旋加速器只能用来加速正离子C．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半D．离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等【答案】AD【解析】回旋加速器利用电场加速，在磁场中速度大小不变，运用磁场偏转．故A正确；回旋加速器可以加速正电荷，也可以加速负电荷．故B错误；回旋加速器离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压的周期相等．故C错误正确D．【考点】回旋加速器的工作原理2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器．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A．粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大B．若增大磁感应强度，为保证该粒子每次进人电场均被加速，应增大高频电源交流电的频率C．不同粒子在两D型盒中运动时间可能不相同D．不同粒子获得的最大动能都相同【答案】B【解析】据题意，由得可知，当带电粒子的荷质比和磁场磁感应强度一定，则粒子被回旋加速器加速的最大速度由回旋加速器的半径决定，所以半径越大获得的最大动能越大，A、D选项错误；据带电粒子运动周期和可知，如果增大磁感应强度，则粒子运动周期变小，粒子转动频率增加，为了保证每次粒子进入电场都被加速，则应增大交流电的频率，B选项正确；由于粒子在磁场中运动周期为，则粒子在两个D形盒中运动时间均为，故C选项错误。
【考点】本题考查回旋加速器原理。
3.二十世纪初，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。
2024全国高考真题物理汇编：质谱仪与回旋加速器
2024全国高考真题物理汇编质谱仪与回旋加速器一、多选题1．（2024安徽高考真题）空间中存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。
一质量为m的带电油滴a，在纸面内做半径为R的圆周运动，轨迹如图所示。
当a运动到最低点P时，瞬间分成两个小油滴Ⅰ、Ⅱ，二者带电量、质量均相同。
Ⅰ在P点时与a的速度方向相同，并做半径为3R的圆周运动，轨迹如图所示。
Ⅱ的轨迹未画出。
己知重力加速度大小为g，不计空气浮力与阻力以及Ⅰ、Ⅱ分开后的相互作用，则（）A．油滴a带负电，所带电量的大小为mg EB．油滴a做圆周运动的速度大小为gBR EC．小油滴Ⅰ做圆周运动的速度大小为3gBRE，周期为4EgBD．小油滴Ⅱ沿顺时针方向做圆周运动2．（2024湖北高考真题）磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸磁场，极板间便产生电压。
下列说法正确的是（）A．极板MN是发电机的正极B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大二、解答题3．（2024湖南高考真题）如图，有一内半径为2r、长为L的圆筒，左右端面圆心O′、O处各开有一小孔。
以O为坐标原点，取O′O方向为x轴正方向建立xyz坐标系。
在筒内x≤0区域有一匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向沿x 轴正方向；筒外x ≥0区域有一匀强电场，场强大小为E ，方向沿y 轴正方向。
一电子枪在O′处向圆筒内多个方向发射电子，电子初速度方向均在xOy 平面内，且在x 轴正方向的分速度大小均为v 0。
已知电子的质量为m 、电量为e ，设电子始终未与筒壁碰撞，不计电子之间的相互作用及电子的重力。
（1）若所有电子均能经过O 进入电场，求磁感应强度B 的最小值；（2）取（1）问中最小的磁感应强度B ，若进入磁场中电子的速度方向与x 轴正方向最大夹角为θ，求tan θ的绝对值；（3）取（1）问中最小的磁感应强度B ，求电子在电场中运动时y 轴正方向的最大位移。
人教版高中物理选修二《质谱仪与回旋加速器》练习题(含解析)(1)
第一章 安培力与洛伦兹力第4节 质谱仪与回旋加速器一、多选题1．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D 形盒D 1、D 2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（ ）A ．带电粒子由加速器的边缘进入加速器B ．带电粒子每次进入D 形盒时做匀速圆周运动C ．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大D ．经过半个圆周后带电粒子再次到达两盒间的缝隙时，两盒间的电压恰好改变正负【答案】BD【详解】A ．粒子运动的半径越来越大，所以离子由加速器的靠近中心处进入加速器，故A 错误；B ．带电粒子每次进入D 形盒时均在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，故B 正确；C ．根据2m T qBπ= 可知，被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期不变，故C 错误；D ．为了使得粒子不断得到加速，经过半个圆周后带电粒子再次到达两盒间的缝隙时，两盒间的电压恰好改变正负，故D 正确。
故选BD 。
2．下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（ ）A ．甲图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径无关B ．乙图中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同C ．丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时N 侧带负电荷D ．丁图长宽高分别为为a 、b 、c 的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q 恒定，则前后两个金属侧面的电压与a 、b 无关【答案】BCD【详解】A ．回旋加速器中，由牛顿第二定律可得2mv qvB R= 带电粒子射出时的动能为212k E mv =联立解得2222k q B R E m= 回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，A 错误；B ．带电粒子在加速电场中，由动能定理可得2112qU mv =带电粒子在复合场中，由共点力平衡条件可得 1qvB Eq =带电粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律可得22mv qvB R= 联立可得2q v m B R= 乙图中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子，速度相同，半径R 相同，因此粒子比荷相同，B 正确；C ．丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，由左手定则可知，负电荷所受洛伦兹力向左，因此N 侧带负电荷，C 正确；D ．最终正负离子会受到电场力和洛伦兹力而平衡，即qvB Eq =同时U E b=而水流量为=Q vbc联立可得QB=Uc前后两个金属侧面的电压与流量Q、磁感应强度B以及c有关，与a、b无关，D正确；故选BCD。
高三物理质谱仪和回旋加速器试题
高三物理质谱仪和回旋加速器试题1.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【答案】B【解析】利用回旋加速器加速粒子时，即使通过增大半径，也不可能使粒子的速度超过光速，选项A 错误；激光全息照相是利用了激光相干性好的特性，选项B正确；用双缝干涉测光波的波长时，若减小双缝间的距离，根据可知，同种光波的相邻明条纹间距将增大，选项C 错误；摄影机镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性，选项D 错误。
【考点】回旋加速器；激光；光的干涉。
2.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-1C．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B、“D”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【答案】C【解析】根据周期公式T=知，粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以t4-t3=t3-t 2=t2-t1．A错误；交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tn -tn-1），B错误；根据公式r=，有v=，故最大动能E km=mv2=，与半径有关；要想粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径，C正确；与粒子加速的次数无关，D正确。
【考点】本题考查回旋加速器。
高考物理速度选择器和回旋加速器试题(有答案和解析)
A．O3 处出射时粒子速度为 v2
E2 B2
B．Ⅰ、Ⅱ两板间电压U1
mE2 2eB2
C．粒子通过Ⅰ、Ⅱ金属板和Ⅱ、Ⅲ金属板的时间之比为 1︰1
D．把质子换成 α 粒子，则 α 粒子也能从 O3 射出
【答案】AB
【解析】
【详解】
A．经过 O2 点进入 E2、B2 的复合场中，最终沿直线从Ⅲ的下端 O3 点射出，因质子受到电场 力与洛伦兹力，只要当两者大小相等时，才能做直线运动，且速度不变的，依据
(1)磁场 B2 的方向垂直纸面向里还是向外? (2)带电粒子的速度是多少?
(3)打在 a、b 两点的距离差△x 为多大?
【答案】(1)垂直纸面向外
(2) v
U B1d
【解析】
(3) x
2U (m1 m2 ) qB1B2d
【详解】
(1)带正电的粒子进入偏转磁场后，受洛伦兹力而做匀速圆周运动，
因洛伦兹力向左，由左手定则知，则磁场垂直纸面向外.
（2）带电粒子受力平衡，有 qvB q U d
粒子进入极板时的速度 v= U Bd
（3）带电粒子在两极板间运动时间 t1= L ，加速度 a qU
v
md
带电粒子穿过电场时的侧移量
y1
1 2
at12
qUL2 2mdv2
带电粒子离开两极板间后做匀速直线运动的时间 t2= L v
带电粒子从极板右端射出时沿竖直方向的速度 vy = at1
(1)电子通过小孔 O 时的速度大小 v； (2)板间匀强磁场的磁感应强度的大小 B 和方向。
【答案】（1） 2eU （2） 1 2mU 方向垂直纸面向里
m
Le
【解析】
【详解】
(1)电子通过加速电场的过程中，由动能定理有： eU 1 mv2 2
高考物理专题复习：质谱仪与回旋加速器
高考物理专题复习：质谱仪与回旋加速器一、单项选择题（共10小题）1．如图所示，方形金属棒放在匀强磁场中，磁场方向垂直前后表面向里，金属棒通有从左到右的恒定电流I后将会产生霍尔效应，则（）A．金属棒上表面的电势高于下表面B．金属棒前表面的电势高于后表面C．仅增大磁感应强度，霍尔电压将变大D．仅增大金属棒长度ab，霍尔电压将变大2．回旋加速器工作原理示意图如下图，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列正确的是（）A．若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大B．若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于加速α粒子3．如图，下列说法正确的是（）A．甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压UB．乙图是磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的负极C．基本粒子不考虑重力的影响，丙图可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是E vBD．丁图中若载流子带负电，稳定时C板电势高4．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定，磁场的磁感应强度为B，质子在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，若换作a粒子（a粒子带正电，其电荷量为质子的2倍，质量为质子的4倍）在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度改变为（）A．22B B．2B C．2B D．12B第4题图第5题图5．如图所示的速度选择器水平放置，两板间距离与板长相等，板间分布如图所示的正交匀强电场与匀强磁场．第一次：一带正电的粒子（不计重力）从两板左侧中点O处沿图中虚线水平向右射入速度选择器，恰好做匀速直线运动；第二次：撤去磁场，保留电场，粒子以相同速度从O点进入电场，恰好从上板极右边缘b点离开电场区：第三次：撤去电场，保留磁场，粒子以相同速度从O点进入磁场，粒子将打在下板极cd上某位置．粒子第二次在电场中的运动时间与粒子第三次在磁场中的运动时间的比值是（）A．4:πB．3:πC．2:πD．1:π6．如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0＝EB时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度v射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（）A．粒子射入的速度一定是v>EBB．粒子射入的速度可能是v<EBC．粒子射出时的速度一定大于射入速度D．粒子射出时的速度一定小于射入速度7．回旋加速器如图所示：真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中。
质谱仪、回旋加速器和带电粒子在交变电磁场中运动(解析版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编
质谱仪、回旋加速器和带电粒子在交变电磁场中运动考点01质谱仪和回旋加速器1. （2024年高考甘肃卷）质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。
Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U ；Ⅱ为速度选择器，匀强电场的电场强度大小为1E ，方向沿纸面向下，匀强磁场的磁感应强度大小为1B ，方向垂直纸面向里；Ⅲ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度大小为2B ，方向垂直纸面向里。
从S 点释放初速度为零的带电粒子（不计重力），加速后进入速度选择器做直线运动、再由O 点进入分离器做圆周运动，最后打到照相底片的P 点处，运动轨迹如图中虚线所示。
（1）粒子带正电还是负电？求粒子的比荷。
（2）求O 点到P 点的距离。
（3）若速度选择器Ⅱ中匀强电场的电场强度大小变为2E （2E 略大于1E ），方向不变，粒子恰好垂直打在速度选择器右挡板的O ¢点上。
求粒子打在O ¢点的速度大小。
【答案】（1）带正电，21212E UB ；（2）1124UB E B ；（3）2112E E B -【解析】（1）由于粒子向上偏转，根据左手定则可知粒子带正电；设粒子的质量为m ，电荷量为q ，粒子进入速度选择器时的速度为0v ，在速度选择器中粒子做匀速直线运动，由平衡条件011qv B qE =在加速电场中，由动能定理2012qU mv =联立解得，粒子的比荷为21212E q m UB =（2）由洛伦兹力提供向心力2002v qv B mr=可得O 点到P 点的距离为11242UB OP r E B ==（3）粒子进入Ⅱ瞬间，粒子受到向上的洛伦兹力01F qv B =洛向下的电场力2F qE =由于21E E ＞，且011qv B qE =所以通过配速法，如图所示其中满足2011()qE q v v B =+则粒子在速度选择器中水平向右以速度01v v +做匀速运动的同时，竖直方向以1v 做匀速圆周运动，当速度转向到水平向右时，满足垂直打在速度选择器右挡板的O ¢点的要求，故此时粒子打在O ¢点的速度大小为2101112E E v v v v B -¢=++=2. （2023高考福建卷）阿斯顿（F ．Aston ）借助自己发明的质谱仪发现了氖等元素的同位素而获得诺贝尔奖，质谱仪分析同位素简化的工作原理如图所示。
高考物理最新模拟题(磁场)精选训练_专题08回旋加速器_word版含解析(有答案)
100考点最新模拟题(磁场)精选训练8第九部分磁场八．回旋加速器一、选择题1.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图7所示。
D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。
位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速。
当质子被加速到最大动能E k后，再将它们引出。
忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是( )A.若只增大交变电压U，则质子的最大动能E k会变大B.若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C.若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n－1∶n【参考答案】BD2． (多选)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。
置于真空中的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忽略。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。
若A处粒子源产生的质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。
则下列说法正确的是( )A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U 成正比C.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2∶1D.不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器的最大动能不变 【参考答案】 AC【名师解析】 质子被加速后的最大速度受到D 形盒半径R 的制约，因v ＝2πRT＝2πRf ，故A 正确；质子离开回旋加速器的最大动能E km ＝12mv 2＝12m ×4π2R 2f 2＝2m π2R 2f 2，与加速电压U 无关，B 错误；根据R ＝mv qB，qU ＝12mv 21，2qU ＝12mv 22，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2∶1，C 正确；因回旋加速器的最大动能E km ＝2m π2R 2f 2与m 、R 、f 均有关，D 错误。
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专题05 质谱仪与回旋加速器
1．（2017武汉武昌模拟）回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒，把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下。
连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出。
如果用同一回旋加速器分别加速氚核(13H)和α粒子(24He)，比较它们所需要的高频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是
A．加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的动能较大
B．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的动能较大
C．加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的动能较小
D．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的动能较小
【参考答案】C．
【命题意图】本题考查回旋加速器、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动、周期、动能及其相关的知识点。
【解题思路】由于氚核的比荷q/m小于α粒子的比荷，由带电粒子在匀强磁场中运动的周期公式T=2m qB
可
知加速氚核的交流电源的周期较大。
粒子通过回旋加速器获得的最大速度v=qBR
m
，动能
E k=1
2
mv2=
222
2
q B R
m
，将氚核和α粒子的电荷量q和质量m代入比较可知，α粒子获得的动能较大，选项C
正确。
2．(2017云贵川百校大联考)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，两金属盒均置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连．带电粒子在磁场中运动的动能E k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．（t2﹣t1）=（t3﹣t2）=…（t n﹣t n﹣1）
B．高频交流电源的变化周期随粒子速度的增大而减小
C．要使得粒子获得的最大动能增大，可以减小粒子的比荷
D．要使得粒子获得的最大动能增大，可以增大匀强磁场的磁感应强度
【参考答案】AD．
3.（2016济南模拟）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。
粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，最终打到照相底片上。
测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入口的距离之比为5︰4，则它们在磁场中运动的时间之比是
A．5︰4 B．4︰5
C．25︰16 D．16︰25
【参考答案】. C
【命题意图】本题考查了质谱仪、洛伦兹力和带电粒子在匀强磁场中的运动、动能定理及其相关的知识点。
4．(2016湖北部分重点中学联考)物理课堂教学中的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。
励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。
玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。
若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。
若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是( )
A．增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变大
B．增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
C．增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小
D．增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
【参考答案】AC
【名师解析】：若只增大电子枪的加速电压，电子速度增大，由R=mv/qB可知，电子束的轨道半径变大，选项A正确B错误。
若只增大励磁线圈中的电流，磁感应强度增大，由R=mv/qB可知，电子束的轨道半径变小，选项C正确D错误。
5. (2016·北京东城区模拟)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是( )
A.组成A 束和B 束的离子都带负电
B.组成A 束和B 束的离子质量一定不同
C.A 束离子的比荷大于B 束离子的比荷
D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
【参考答案】 C
6.(2016洛阳联考)如图所示为“用质谱仪测定带电粒子质量”的装置示意图。
速度选择器中场强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，若它们的质量关系满足丁丙乙甲m m m m =<=，速度关系满足丁丙乙甲v v v v <=<，它们的重力均可忽略，则打在P 1、P 2、P 3、P 4四点的离子分别是
A ．甲丁乙丙
B ．乙甲丙丁
C ．丙丁乙甲
D ．丁甲丙乙
【参考答案】A
7.如图所示，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(磁感应强度为B )和匀强电场(电场强度为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(磁感应强度为B ′)，最终打在A 1A 2上，下列表述正确的是( )
A.粒子带负电
B.所有打在A 1A 2上的粒子，在磁感应强度为B ′的磁场中的运动时间都相同
C.能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E B
D.粒子打在A 1A 2的位置越靠近P ，粒子的比荷q
m
越大 【参考答案】CD
【名师解析】
根据粒子在磁感应强度为B ′的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电，A 错误；带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力等大反向，Eq ＝Bqv ，可得v ＝E B ，C 正确；由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得r ＝mv Bq ，则q m ＝v Br
，越靠近P ，r 越小，粒子的比荷越大，D 正确；所有打在A 1A 2上的粒
子在磁感应强度为B ′的磁场中都只运动半个周期，周期T ＝2πm B ′q
，比荷不同，打在A 1A 2上的粒子在磁感应强度为B ′的磁场中的运动时间不同，B 错误。
8.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图7所示。
D 1和D 2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U 、周期为T 的交流电源上。
位于D 1圆心处的质子源A 能不断
产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速。
当质子被加速到最大动能E k后，再将它们引出。
忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是( )
A.若只增大交变电压U，则质子的最大动能E k会变大
B.若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短
C.若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子
D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n－1∶n
【参考答案】BD
9． (多选)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示。
置于真空中的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忽略。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。
若A处粒子源产生的质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。
则下列说法正确的是( )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.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2∶1
D.不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器的最大动能不变
【参考答案】 AC
10.(2016·陕西西安八校联考)如图12甲是回旋加速器的原理示意图，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(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电源相连，加速时某带电粒子的动能E k 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，则下列判断正确的是( )
A.高频电源的变化周期应该等于t n －t n －1
B.在E k －t 图象中t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1
C.粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大
D.不同粒子获得的最大动能都相同
【参考答案】 B
【名师解析】 回旋加速器所加高频电源的频率与带电粒子在磁场中运动的频率相同，在一个周期内，带电粒子两次通过匀强电场而加速，故高频电源的变化周期为t n －t n －2，A 项错；带电粒子在匀强磁场中的运动周期与粒子速度无关，故B 项正确；粒子加速到做圆周运动的半径等于加速器半径时，速度达到最大，
即：qv max B ＝m v 2max R ⇒E kmax ＝B 2q 2R 2
2m
，与加速次数无关，C 项错误；不同粒子的比荷不同，最大动能也不一定相同，D 项错。