质谱仪和回旋加速器知识点题库

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，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 . 离子由加速器的边缘进入加速器 B . 离子从磁场中获得能量 C . 离子从电场中获得能量 D . 增大电场间的电压，带电粒子的最大动能也增大

质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图．现利用这种质谱议对氢元素进行测量．氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a，b，c三条“质谱线”．关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序以及a，b，c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（）

A . 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B . 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕 C . a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氕，氘、氚 D . a，b，c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕

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．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是（）

A . 质子在匀强磁场每运动一周被加速一次 B . 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C . 质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR D . 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子

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 . 减小D形金属盒的半径

如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有m_a=m_b＜m_c=m_d ，以不等的速率v_a＜v_b=v_c＜v_d进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B₂磁场，由此可判定（）

A . 射向P₁的是a离子 B . 射向P₂的是b离子 C . 射向A₂的是c离子 D . 射向A₁的是d离子

1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，原理如图所示，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 . 离子由加速器的中心附近进入加速器 B . 离子由加速器的边缘进入加速器 C . D形盒半径越大，同一粒子出射速度越大 D . 加速电压越大，同一粒子出射速度越大

1930年劳伦斯巧妙地应用带电粒子在磁场中运动的特点，发明了回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D₁、D₂构成，其间留有空隙，B表示所加磁场的磁感应强度．设两个D形盒的半径大小一定，B大小也一定，下列说法正确的是（）

A . 在两个D形盒上加有高频交变电压 B . 带电粒子在磁场中运动的过程中获得能量被加速 C . 带电粒子每次电场中运动的过程中获得能量被加速 D . 为了使给定的带电粒子最终获得的最大速度更大，可以通过增大两个D形盒间的电压实现

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．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子（氢核）时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．质子质量为m，电荷量为e．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 . 质子被加速后的最大动能E_k不可能超过 $\text{[math]}$ C . 质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数无关 D . 改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子（即氦核）

回旋加速器的核心部分是分别与高频交流电源两极连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，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，设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T．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 $\text{[math]}$ B . 如加速电场的电压增加到原来的4倍，则质子加速后的最大速度增加到原来的2倍 C . 当磁感应强度B改为原来的4倍时，要使粒子在通过狭缝时都能得到加速，则交流电周期应改为原来的 $\text{[math]}$ 倍 D . 不改变B和T，该回旋加速器也能用于加速α粒子

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．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．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2πfR B . 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C . 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D . 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子

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，则下列说法中正确的是（）

A . 增大电场间的加速电压可增大带电粒子射出时的动能 B . 增大磁场的磁感应强度可增大带电粒子射出时的动能 C . 增大D形金属盒的半径可增大带电粒子射出时的动能 D . 增强磁场但不改变交流电的周期，则不能保证粒子每次通过狭缝时都被加速

质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S₁垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S₁的距离为x，则（）

A . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小 B . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大 C . 只要x相同，对应的离子质量一定相同 D . 只要x相同，对应的离子的比荷一定相等

如图是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D型金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源的两极相连．现分别加速氘核（ $\text{[math]}$ H）和氦核（ $\text{[math]}$ He），不考虑相对论效应．下列说法中正确的是（）

A . 它们的最大速率相等 B . 它们的最大动能相等 C . 它们在磁场中每半圆运动时间相同 D . 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究，于1922年荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子（不计重力）由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中不正确的是（）

A . 该束粒子带正电 B . 速度选择器的上极板带正电 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 $\text{[math]}$ 越小

A . 增大磁场的磁感应强度 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

一束粒子流由左端平行于极板P₁射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S₀进入匀强磁场B₂ ，在磁场B₂中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是( )

A . 速度选择器的P₁极板带负电 B . 粒子1带负电 C . 能通过狭缝S₀的带电粒子的速率等于E/B₁ D . 粒子2的比荷q/m绝对值最大

回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T．设D形盒半径为R，则下列说法正确的是( )

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A . 质子在磁场和电场中均被加速 B . 质子被加速后的最大速度不可能超过 $\text{[math]}$ C . 加速电压越大，粒子飞出加速器时的速度越大 D . 不改变B和T，该回旋加速器也能用于加速其它粒子

回旋加速器的主要结构如图所示，两个D形空盒拼成一个圆形空腔，中间留一条缝隙，当其工作时，关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是( )

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A . 与加速器的半径有关，半径越大，能量越大 B . 与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大 C . 与加速器的电场有关，电场越强，能量越大 D . 与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量、电荷量越大，能量越大

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加速电场强度分别为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 $\text{[math]}$ 。平板S下方有磁感应强度为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场。现有大量的质子（ $\text{[math]}$ ）、氘核（ $\text{[math]}$ ）和α粒子（ $\text{[math]}$ ）以不同的初速度进入加速电场上端，经狭缝P沿如图轨迹打在胶片 $\text{[math]}$ 上的M点和N点，最后在胶片上出现了两个亮条纹。忽略粒子重力和粒子间相互作用。关于该过程，下列表述正确的是（）

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A . 一定只有两种粒子经过速度选择器后进入到了下方磁场 B . 三种粒子通过加速电场的过程中电场力做功相等 C . N处条纹是质子打到胶片上形成的 D . $\text{[math]}$ 间的距离是 $\text{[math]}$ 间的距离的两倍

如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从 $\text{[math]}$ 处以速度 $\text{[math]}$ 沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为带电粒子轨迹与 $\text{[math]}$ 延长线的交点。对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（）

A . 带电粒子每运动一周被加速两次 B . D形盒中的磁场方向垂直纸面向外 C . 粒子每运动一周直径的增加量越来越小 D . 加速电场方向需要做周期性变化

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