質(zhì)譜儀與回旋加速器知識(shí)點(diǎn)：質(zhì)譜儀與回旋加速器一、質(zhì)譜儀1．質(zhì)譜儀構(gòu)造：主要構(gòu)件有加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片．2．運(yùn)動(dòng)過(guò)程(如圖)(1)帶電粒子經(jīng)過(guò)電壓為U的加速電場(chǎng)加速，qU＝eq\f(1,2)mv2.(2)垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，r＝eq\f(mv,qB)，可得r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q)).3．分析：從粒子打在底片D上的位置可以測(cè)出圓周的半徑r，進(jìn)而可以算出粒子的比荷．二、回旋加速器1．回旋加速器的構(gòu)造：兩個(gè)D形盒，兩D形盒接交流電源，D形盒處于垂直于D形盒的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖.2．工作原理(1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的電場(chǎng)．作用：帶電粒子經(jīng)過(guò)該區(qū)域時(shí)被加速．(2)磁場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而改變運(yùn)動(dòng)方向，半個(gè)圓周后再次進(jìn)入電場(chǎng)．技巧點(diǎn)撥一、質(zhì)譜儀1．加速：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的加速電場(chǎng)，由動(dòng)能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2①2．偏轉(zhuǎn)：帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜儀的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得qvB＝meq\f(v2,r)②3．由①②兩式可以求出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑r、質(zhì)量m、比荷eq\f(q,m)等．由r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))可知，電荷量相同時(shí)，半徑將隨質(zhì)量的變化而變化．二、回旋加速器回旋加速器兩D形盒之間有窄縫，中心附近放置粒子源(如質(zhì)子、氘核或α粒子源)，D形盒間接上交流電源，在狹縫中形成一個(gè)交變電場(chǎng)．D形盒上有垂直盒面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖所示)．(1)電場(chǎng)的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：周期性變化，其周期等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期．作用：對(duì)帶電粒子加速，粒子的動(dòng)能增大，qU＝ΔEk.(2)磁場(chǎng)的作用改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向．粒子在一個(gè)D形盒中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，運(yùn)動(dòng)至狹縫進(jìn)入電場(chǎng)被加速．磁場(chǎng)中qvB＝meq\f(v2,r)，r＝eq\f(mv,qB)∝v，因此加速后的軌跡半徑要大于加速前的軌跡半徑．(3)粒子獲得的最大動(dòng)能若D形盒的最大半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，由r＝eq\f(mv,qB)得粒子獲得的最大速度vm＝eq\f(qBR,m)，最大動(dòng)能Ekm＝eq\f(1,2)mvm2＝eq\f(q2B2R2,2m).(4)兩D形盒窄縫所加的交流電源的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，粒子經(jīng)過(guò)窄縫處均被加速，一個(gè)周期內(nèi)加速兩次．例題精練1．（2021?秦淮區(qū)校級(jí)一模）下列關(guān)于磁場(chǎng)的應(yīng)用，正確的是（）A．圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器示意圖，要使粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可增大加速電場(chǎng)的電壓U B．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，由此可判斷A極板是發(fā)電機(jī)的正極，B極板是發(fā)電機(jī)的負(fù)極 C．圖丙是速度選擇器示意圖，不考慮重力的帶電粒子能夠沿直線勻速通過(guò)速度選擇器的條件是 D．圖丁是磁電式電流表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，線圈在磁極間產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)2．（2021?浙江模擬）勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理如圖所示。置于真空中的兩個(gè)D形金屬盒半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。D形盒之間接頻率為f，電壓為U的交變電流。質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子從盒的圓心處進(jìn)入加速電場(chǎng)（初速度近似為零）。質(zhì)子被加速過(guò)程不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。要達(dá)到最佳的工作效果，則下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度將超過(guò)2πfR B．質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為2：1 C．質(zhì)子在加速器內(nèi)獲得的最大動(dòng)能和加速電壓U無(wú)關(guān) D．交變電流的頻率隨堂練習(xí)1．（2021春?麗水月考）如圖所示，圖甲為速度選擇器原理示意圖，圖乙為質(zhì)譜儀原理示意圖，圖丙和圖丁分別為多級(jí)直線加速器和回旋加速器的原理示意圖，忽略粒子在圖丁的D形盒狹縫中的加速時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是（）A．圖甲中，只有具有速度v＝的粒子才能沿圖中虛線路徑經(jīng)過(guò)速度選擇器 B．圖乙中，H、H、H三種粒子經(jīng)加速電場(chǎng)射入磁場(chǎng)，H在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大 C．圖丙中，由于技術(shù)上產(chǎn)生過(guò)高的電壓是很困難的，為了使粒子獲得更高的能量，所以采用多級(jí)直線加速裝置 D．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交流電源的頻率也應(yīng)該增大2．（2021春?沈陽(yáng)月考）質(zhì)子回旋加速器的工作原理如圖所示，加速器的核心部分是與高頻交流電源相接的兩個(gè)“D”形金屬盒，兩盒間的狹縫中存在周期性變化的電場(chǎng)，使質(zhì)子通過(guò)狹縫時(shí)都能被加速，兩個(gè)“D”形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。已知“D”形盒的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，高頻交流電源的頻率為f，質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為零，加速電壓為U，兩盒間的狹縫很小，質(zhì)子穿過(guò)狹縫的時(shí)間可以忽略不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．U越大，質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器的速度越大 B．質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能為 C．質(zhì)子由靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間為 D．若用該裝置加速α粒子，應(yīng)將高頻交流電源的頻率調(diào)為2f3．（2020秋?浙江期末）下列四幅圖涉及到不同的物理知識(shí)，其中說(shuō)法正確的是（）A．如圖是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動(dòng)能增大，增加電壓U即可 B．如圖用質(zhì)子轟擊鈾核使其發(fā)生裂變反應(yīng)，能放出巨大的能量 C．如圖說(shuō)明光子既有粒子性也有波動(dòng)性 D．戴維孫和G.P.湯姆孫利用如圖證明了電子具有波動(dòng)性綜合練習(xí)一．選擇題（共20小題）1．（2020秋?通州區(qū)期末）回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們之間有一定的電勢(shì)差U。A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在加速器中被加速。下列說(shuō)法正確的是（）A．帶電粒子在D形盒內(nèi)被磁場(chǎng)不斷地加速 B．交流電源的周期等于帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期 C．兩D形盒間電勢(shì)差U越大，帶電粒子離開(kāi)D形盒時(shí)的動(dòng)能越大 D．加速次數(shù)越多，帶電粒子離開(kāi)D形盒時(shí)的動(dòng)能越大2．（2020秋?成都期末）如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)有大量的質(zhì)子（H）、氘核（H）和α粒子（He）以不同的初速度進(jìn)入加速電場(chǎng)上端，經(jīng)狹縫P沿如圖軌跡打在膠片A1A2上的M點(diǎn)和N點(diǎn)，最后在膠片上出現(xiàn)了兩個(gè)亮條紋。忽略粒子重力和粒子間相互作用。關(guān)于該過(guò)程，下列表述正確的是（）A．一定只有兩種粒子經(jīng)過(guò)速度選擇器后進(jìn)入到了下方磁場(chǎng) B．三種粒子通過(guò)加速電場(chǎng)的過(guò)程中電場(chǎng)力做功相等 C．N處條紋是質(zhì)子打到膠片上形成的 D．PN間的距離是MN間的距離的兩倍3．（2020秋?沈陽(yáng)期末）圖示為一由相互正交的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)組成的速度選擇器，由不同比荷的帶電粒子組成的粒子束以一定的初速度沿直線通過(guò)速度選擇器，然后粒子束通過(guò)平板S上的狹縫P進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打在熒光屏A1A2上，下列表述正確的是（）A．粒子可能帶負(fù)電荷 B．不同比荷的帶電粒子通過(guò)速度選擇器的時(shí)間可能不相等 C．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷就越大 D．所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′的磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同4．（2020秋?大連期末）如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被加速的質(zhì)子（H）從D形盒中央由靜止出發(fā)，經(jīng)交變電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)。若忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，下列說(shuō)法正確的是（）A．如果只增大交變電壓U，質(zhì)子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短 B．如果只增大交變電壓U，質(zhì)子的最大動(dòng)能會(huì)變大 C．質(zhì)子的最大動(dòng)能跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比 D．若要用此回旋加速器加速α粒子（He），需要調(diào)高交變電場(chǎng)的頻率5．（2021?十六模擬）如圖所示，圖甲為磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，圖乙為質(zhì)譜儀原理圖，圖丙和圖丁分別為多級(jí)直線加速器和回旋加速器的原理示意圖，忽略粒子在圖丁的D形盒狹縫中的加速時(shí)間，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲中，將一束等離子體噴入磁場(chǎng)，A、B板間產(chǎn)生電壓，A板電勢(shì)高 B．圖乙中，H、H、H三種粒子經(jīng)加速電場(chǎng)射入磁場(chǎng)，H在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑最大 C．圖丙中，加速電壓越大，粒子獲得的能量越高，比回旋加速器更有優(yōu)勢(shì) D．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交變電流的頻率也應(yīng)該增大6．（2020秋?葫蘆島期末）關(guān)于如圖所示的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（）A．帶電粒子在D型盒磁場(chǎng)中加速 B．可以加速中子 C．帶電粒子的出射最大動(dòng)能與D型盒半徑無(wú)關(guān) D．兩D型盒間交變電壓的周期等于粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的周期7．（2020秋?龍?zhí)秴^(qū)校級(jí)期末）用同一回旋加速器分別對(duì)質(zhì)子（H）和氘核（H）進(jìn)行加速，當(dāng)它們都從D形盒邊緣離開(kāi)加速器時(shí)，質(zhì)子與氘核獲得的動(dòng)能之比為（）A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．1：28．（2020秋?姜堰區(qū)月考）如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖，帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速，經(jīng)速度選擇器沿直線運(yùn)動(dòng)剛好從P點(diǎn)垂直偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)打在熒光屏A1A2上。若加速電壓減小為原來(lái)的0.8倍，通過(guò)調(diào)節(jié)速度選擇器兩板間的電壓，粒子仍能從P點(diǎn)射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則（）A．速度選擇器兩板間電壓減小為原來(lái)的0.8倍 B．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間減小為原來(lái)的0.8倍 C．粒子打在熒光屏上的動(dòng)能減小為原來(lái)的0.8倍 D．粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)半徑減小為原來(lái)的0.8倍9．（2020秋?皇姑區(qū)校級(jí)月考）如圖所示為回旋加速器的原理圖，已知交流電源的周期不可改變，D形盒半徑R不可改變。先用該加速器對(duì)質(zhì)子從靜止開(kāi)始加速，然后調(diào)整參數(shù)再對(duì)α粒子從靜止開(kāi)始加速。已知α粒子的電量是質(zhì)子的2倍，質(zhì)量是質(zhì)子的4倍，則質(zhì)子與α粒子離開(kāi)回旋加速器時(shí)速度之比為（）A．1：1 B．2：1 C．1：2 D．：110．（2020春?重慶期末）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示。這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說(shuō)法正確的是（）A．離子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑的增大而增大 B．離子從磁場(chǎng)中獲得能量 C．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，離子離開(kāi)磁場(chǎng)的動(dòng)能將增大 D．增大加速電場(chǎng)的電壓，其余條件不變，離子在D型盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短11．（2020?濮陽(yáng)模擬）如圖所示，在容器A中有同一種元素的兩種同位素正粒子，它們的初速度幾乎為0，粒子可從容器A下方的小孔S1飄入加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過(guò)S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后第一種同位素粒子打到照相底片D上的M點(diǎn)，第二種同位素粒子打到照相底片D上的N點(diǎn)。不計(jì)同位素粒子重力。量出M點(diǎn)、N點(diǎn)到S3的距離分別為x1、x2，則第一種與第二種同位素粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為（）A． B． C． D．12．（2020?漳州二模）如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，它是分析同位素的一種儀器，其工作原理是帶電粒子（不計(jì)重力）經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，擋板D上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2．若（）A．只增大粒子的質(zhì)量，則粒子經(jīng)過(guò)狹縫P的速度變大 B．只增大加速電壓U，則粒子經(jīng)過(guò)狹縫P的速度變大 C．只增大粒子的比荷，則粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑變大 D．只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑變大13．（2019秋?寧波期末）現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。如圖甲所示（上方為側(cè)視圖，下方為真空室的俯視圖），若電子在磁場(chǎng)力的作用下被“約束”在半徑為R的圓周上逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電磁鐵繞組通以交變電流，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（圖甲俯視圖中垂直紙面向外為正）隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示，則電子在哪段時(shí)間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)上述加速要求（）A．0～0.25T B．0.25T～0.5T C．0.5T～0.75T D．0.75T～T14．（2020?駐馬店模擬）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R．若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f。則下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)子的回旋頻率等于2f B．質(zhì)子被電場(chǎng)加速的次數(shù)與加速電壓無(wú)關(guān) C．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2πfR D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速電子15．（2019秋?武陵區(qū)校級(jí)期末）回旋加速器帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒處于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)加速，如圖所示，現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是（）A．增大狹縫間的距離 B．增大D形金屬盒的半徑 C．增大高頻交流電壓 D．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度16．（2019秋?思茅區(qū)校級(jí)期末）美國(guó)科學(xué)家阿斯頓發(fā)明的質(zhì)譜儀可以用來(lái)鑒別同位素．鈉23和鈉24互為同位素．現(xiàn)把鈉23和鈉24的原子核，由靜止從同一點(diǎn)放入質(zhì)譜儀，經(jīng)過(guò)分析可知（）A．電場(chǎng)力對(duì)鈉23做功較多 B．鈉23在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度較小 C．鈉23和鈉24在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為23：24 D．鈉23和鈉24在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為：217．（2020秋?碑林區(qū)校級(jí)月考）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示．設(shè)D形盒半徑為R．若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f．則下列說(shuō)法正確的是（）A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2πfR B．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小有關(guān) C．高頻電源只能使用矩形交變電流，不能使用正弦式交變電流 D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子18．（2020秋?南京月考）質(zhì)譜儀是測(cè)帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，如圖所示。它的工作原理是帶電粒子（不計(jì)重力）經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，然后利用相關(guān)規(guī)律計(jì)算出帶電粒子質(zhì)量。圖中虛線為某粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，由圖可知（）A．此粒子帶負(fù)電 B．下極板S2比上極板S1電勢(shì)高 C．若只增大加速電壓U，則半徑r變大 D．若只增大入射粒子的質(zhì)量，則半徑r變小19．（2020?兗州區(qū)模擬）如圖甲是回旋加速器的原理示意圖．其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒定），并分別與高頻電源相連．加速時(shí)某帶電粒子的動(dòng)能EK隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列判斷正確的是（）A．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn﹣tn﹣1 B．在EK﹣t圖象中t4﹣t3＝t3﹣t2＝t2﹣t1 C．粒子加速次數(shù)越多，粒子獲得的最大動(dòng)能一定越大 D．不同粒子獲得的最大動(dòng)能都相等20．（2020?咸陽(yáng)一模）質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖，現(xiàn)利用質(zhì)譜儀對(duì)氫元素進(jìn)行測(cè)量．讓氫元素三種同位素的離子流從容器A下方的小孔s無(wú)初速度飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)．加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．氫的三種同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”．則下列判斷正確的是（）A．進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度從大到小排列的順序是氕、氘、氚 B．進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能從大到小排列的順序是氕、氘、氚 C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間由大到小排列的順序是氕、氘、氚 D．a(chǎn)、b、C三條“質(zhì)譜線”依次排列的順序是氕、氘、氚二．多選題（共10小題）21．（2021春?成都月考）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻電源的兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中有周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子只在電場(chǎng)中加速，因此電壓越大，粒子的最大動(dòng)能越大 B．增大加速電壓，粒子被加速后獲得的最大動(dòng)能不變 C．粒子在磁場(chǎng)中只是改變方向，因此粒子的最大動(dòng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度無(wú)關(guān) D．粒子的最大動(dòng)能與D形盒的半徑有關(guān)22．（2020秋?威海期末）如圖為一種質(zhì)譜儀的示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析加速電場(chǎng)器和磁分析器組成。已知加速電壓為U，靜電分析器通道內(nèi)存在均勻輻射電場(chǎng)，磁分析器中有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出）。兩種粒子從同一位置由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，在靜電分析器做半徑均為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最終打在磁分析器膠片上的同一位置P。下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子在靜電分析器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減少 B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向外 C．兩種粒子比荷一定相同 D．粒子在靜電分析器中的運(yùn)動(dòng)軌跡上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E大小相等，且E＝23．（2021?湖北模擬）如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，在兩D形盒左邊的縫隙間放置一對(duì)中心開(kāi)有小孔a、b的平行金屬板M、N，每當(dāng)帶正電的粒子從a孔進(jìn)入時(shí)，立即在兩板間加上恒定電壓，粒子經(jīng)加速后從b孔射出時(shí)，立即撤去電壓。粒子進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知D形盒的縫隙間無(wú)磁場(chǎng)，不考慮相對(duì)論效應(yīng)，則下列說(shuō)法不正確的是（）A．磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 B．粒子運(yùn)動(dòng)的周期不斷變大 C．粒子每運(yùn)動(dòng)一周，直徑的增加量越來(lái)越小 D．增大板間電壓，粒子最終獲得的最大動(dòng)能變大24．（2021?四模擬）質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子的比荷和分析同位素的重要工具。如圖所示，帶電粒子從容器A下方的小孔S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過(guò)S3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片D上?，F(xiàn)有某種元素的三種同位素的原子核由容器A進(jìn)入質(zhì)譜儀，最后分別打在底片p1、p2、p3三個(gè)位置，已知S2p3＝2R，不計(jì)粒子重力，則（）A．打在p1處的粒子質(zhì)量最小 B．打在p1處的粒子比荷最小，且比荷為 C．打在p1和p3處粒子的動(dòng)能之比為3：1 D．打在p1和p3處粒子的動(dòng)量之比為：125．（2020秋?梅州期末）1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，憑借此項(xiàng)成果，他于1939年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其原理如圖所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說(shuō)法正確的是（）A．帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器 B．回旋加速器不能無(wú)限加速粒子 C．被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變 D．經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周后帶電粒子再次到達(dá)兩盒間的縫隙時(shí)，兩盒間的電壓恰好改變正負(fù)26．（2020秋?湖南月考）中核集團(tuán)研發(fā)的“超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器”，能夠?qū)①|(zhì)子加速至光速的。若用如圖所示的回旋加速器分別加速氕核（H）、氘核（H）兩種靜止的原子核，且加速電壓的有效值相等，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，不考慮加速過(guò)