DOC《命题点一 质谱仪的原理和分析》

(2)为使原本打在P点的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围. 答案 (1)例2 (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5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( ) 图5 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①D形金属盒半径为R;

②狭缝很小. 答案 AC 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= 3.(多选)如图6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( ) 图6 A.在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1 B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1 C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大 D.当B一定时,要想粒子获得的最大动能越大,则要求D形盒的面积也越大 答案 AD 解析 由T= 图7 (1)出射粒子的动能Ek;

(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Ek所需的总时间t0. 答案 (1) 图8 2.电势高低的判断:如图8所示,金属导体中的电流I向右时,根据左手定则可得,下表面A′的电势高. 3.霍尔电压的计算:导体中的自由电荷(电子)在洛伦兹力作用下偏转,A、A′间出现电势差,当自由电荷所受静电力和洛伦兹力平衡时,A、A′间的电势差(U)就保持稳定,由qvB=q例3 (多选)(2014・江苏・9)如图9所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足:UH=k 图9 A.霍尔元件前表面的电势低于后表面 B.若电源的正负极对调,电压表将反偏 C.IH与I成正比 D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比 ①UH=k 5.(多选)如图10,为探讨霍尔效应,取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体,给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是( ) 图10 A.M板比N板电势高 B.导体单位体积内自由电子数越多,电压表的示数越大 C.导体中自由电子定向移动的速度为v= 图11 A.电势差UCD仅与材料有关 B.仅增大磁感应强度时,C、D两面的电势差变大 C.若霍尔元件中定向移动的是自由电子,则电势差UCD>

0 D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平方向 答案 B 解析 设霍尔元件的厚度为d, 长为a,宽为b,稳定时有Bqv=q 图12 (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qvB=qE,即v= 图13 (1)原理:等离子气体喷入磁场,正负离子在洛伦兹力的作用下发生偏转而聚集在A、B板上,产生电势差,它可以把离子的动能通过磁场转化为电能. (2)电源正、负极判断:根据左手定则可判断出图中的B是发电机的正极. (3)电源电动势U:设A、B平行金属板的面积为S,两极板间的距离为l,磁场磁感应强度为B,等离子气体的电阻率为ρ,喷入气体的速度为v,板外电阻为R.当正、负离子所受静电力和洛伦兹力平衡时,两极板间达到的最大电势差为U(即电源电动势),则q 图14 (4)流量的表达式:Q=Sv=例4 (多选)如图15所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源的两极上,右边有一块挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成三束,则下列判断正确的是( ) 图15 A.这三束正离子的速度一定不相同 B.这三束正离子的比荷一定不相同 C.a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b D.若这三束离子改为带负电而其他条件不变则仍能从d孔射出 ①沿直线运动;