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    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．x相同，对应的离子的比荷可能不相等
    B

    试题分析：根据动能定理得，，所以
    根据 得，所以，若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大．故A错误，B正确．
    根据知x相同，则离子的荷质比相同．故C、D错误．
    点评：解决本题的关键利用动能定理和牛顿第二定律求出P到S1的距离，从而得出x与电荷的比荷有关．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源：不详 题型：多选题

    如图，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，两金属盒置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并分别与高频的交流电相连，已知加速电压为U，D形金属盒的半径为R，两盒之间的狭逢距离为d，若O处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的质子在加速器中被加速（忽略粒子质量变化，不计重力），则下列判断正确的是（　　）
    A．质子加速度的最大动能为
    q2B2R2
    2m
    B．质子每次加速后经过D形盒间的狭缝轨道半径是加速前轨道半径的2倍
    C．质子在电场与磁场中运动的总时间为t=
    πBR2
    2U
    +d
    2mN
    qU
    D．不改变磁感应强度B和交变电流的频率f，该回旋加速度器不能用于加速氘核

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速υ0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃环形小槽外径所对应的圆面积。磁感应强度的大小跟时间成正比。其方向竖直向下。设小球在运动过程中电荷量不变，那么(  )
    A．小球受到的向心力大小不变
    B．小球受到的向心力大小不断增加
    C．磁场力对小球做了功
    D．小球受到的磁场力大小与时间成正比

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图是回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核（q1、m1）和氦核（q2、m2）。已知q2=2q1，m2 =2m1，下列说法中正确的是（   ）
    A．它们的最大速度相同
    B．它们的最大动能相同
    C．仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能
    D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    质谱仪是用来测定带电粒子质量和分析同位素的重要装置，在科学研究中具有重要应用。如图所示是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外。一束电荷量相同但质量不同的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2、方向垂直纸面向外的匀强磁场。结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为x，粒子所带电荷量为q，且不计重力。

    求：（1）该束带电粒子的电性和速率？
    （2）打在a、b两点的粒子的质量之差?

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    下图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则  
    A．a的质量一定大于b的质量
    B．a的电荷量一定大于b的电荷量
    C．a运动的时间大于b运动的时间
    D．a的比荷大于b的比荷

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的是
    A．加速的次数B．加速电压的大小
    C．金属盒的半径D．匀强磁场的磁感强度

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    （10分）质谱仪原理如图，a为粒子加速器电压为u1，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感强度为B1，板间距离为d，c为偏转分离器，磁感强度为B2，今有一质量为m，电量为+e的电子（不计重力），经加速后，该离子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，求：
    （1）粒子的速率v
    （2）速度选择器的电压u2
    （3）粒子在B2的磁场中做匀速圆周运动的半径R

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

    汤姆孙测定电子比荷的实验装置如图甲所示。从阴极K发出的电子束经加速后，以相同速度沿水平中轴线射入极板D1、D2区域，射出后打在光屏上形成光点。在极板D1、D2区域内，若不加电场和磁场，电子将打在P1点；若只加偏转电压U，电子将打在P2点；若同时加上偏转电压U和一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），电子又将打在P1点。已知极板长度为L，极板间距为d。忽略电子的重力及电子间的相互作用。
     
    （1）求电子射人极板D1、D2区域时的速度大小；
    （2）打在P2点的电子，相当于从D1、D2中轴线的中点O’射出，如图乙中的O’ P2所示，已知试推导出电子比荷的表达式；
    （3）若两极板间只加题中所述的匀强磁场，电子在极板间的轨迹为一段圆弧，射出后打在P3点。测得圆弧半径为2L、P3与P1间距也为2L，求图乙中P1与P2点的间距a。

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