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．下列说法不正确的是（   ）

如图是回旋加速器的工作原理图．D₁和D₂是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电压，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速．两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，粒子在半圆盒中做匀速圆周运动．不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，则下列说法正确的是（   ）

回旋加速器带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处于盒底的匀强磁场中，并分与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时加速，如图所示，现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是（   ）

回旋加速器的原理是：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D型盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次的加速，则粒子获得的最大动能E=，可见粒子获得最大动能是由和D型盒的半径R决定，与加速电压．

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，置于高真空中的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处粒子源产生的粒子在加速器中被加速，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（   ）

如图所示，不同元素的二价离子经加速后竖直向下射入由正交的匀强电场和匀强磁场组成的粒子速度选择器，恰好都能沿直线穿过，然后垂直于磁感线进入速度选择器下方另一个匀强磁场，偏转半周后分别打在荧屏上的M、N两点．下列说法中正确的有（   ）

如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，质子每次经过电场区时，都恰好被电压为U的电场加速，且电场可视为匀强电场，使质子由静止加速到能量为E后，由A孔射出．下列说法正确的是（   ）

质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域．汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O′O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O′O的距离．以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向．设一个质量为m₀、电荷量为q₀的正离子以速度v₀沿O′O的方向从O′点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点．若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y₀ ．

回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图20为回旋加速器的示意图．D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上．在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中．两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速．如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出．已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d．设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：

用一台回旋加速器分别加速一个质子和一个α粒子，则两粒子获得的最大能量之比和所需交变电压的频率之比分别为（   ）

下列说法正确的是（   ）

某质谱仪的工作原理如图所示，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度大小可在0.1B₀﹣B₀范围内变化，电场强度可在E₀﹣10E₀范围内变化，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，平板S下方有磁感应强度为B₁的匀强磁场，求：

回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的原理如图，D₁和D₂是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，取粒子在磁场中运动的周期与交流电的周期相同。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，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D₁、D₂置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若输出时质子束的等效电流为I.（忽略质子在电场中的加速时间及质子的最大速度远远小于光速）.

回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。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(D₁、D₂)，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，D形盒的半径为R。质量为m、电荷量为q的质子从D₁半盒的质子源(A点)由静止释放，加速到最大动能E_k后经粒子出口处射出。若忽略质子在电场中加速时间，且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（   ）

在近代物理实验中，常用回旋加速器加速得到高速粒子流．回旋加速器的结构如图所示，D₁、D₂是相距很近的两个处于匀强磁场中的半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速．设带电粒子质量为m，电量为q，匀强磁场磁感应强度为B，D形盒的最大半径为R，两个D形盒之间的距离为d，d远小于R，D形盒之间所加交变电压大小为U．不计粒子的初速度及运动过程中质量的变化，求：

一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U₀的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L，且OM =L．某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子． 在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到．

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，然后通过狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B′)，最终打在A₁A₂上，粒子重力不计。下列表述正确的是（    ）

如图是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个半径为R的D形金属盒，两金属盒表面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，并分别与一个高频电源两端相连．现用它来加速质量为m、电荷量为q的微观粒子（忽略相对论效应），则下列说法正确的是（   ）

质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。某质谱仪的原理图如图所示，初速度为零的氕（ ）、氘（ ）、氚（ ）和氦核（ ）经同一加速电场加速后进入速度选择器，有两种带电粒子分别落在速度选择器的上、下极板，另外两种粒子恰好能从速度选择器中穿出进入偏转磁场，并最终打在照相底片上.已知速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，偏转磁场方向垂直纸面向里，不计粒子重力，下列说法正确的是（   ）

如图所示，甲是回旋加速器的示意图，利用该装置我们可以获得高能粒子。两个D形金属盒置于恒定的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，并分别与交流电源相连（电压随时间变化如图乙所示）。粒子在狭缝中心附近的A点源源不断从粒子源进入狭缝间，通过狭缝时加速。粒子的质量为m，电量为q。粒子的初速度可以忽略不计，不计粒子的重力，忽略粒子在狭缝中运动的时间，忽略狭缝中的磁场以及粒子间的相互作用，忽略狭义相对论效应，下列说法中正确的有（   ）