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题型：单选题题类：难易度：普通

江西省宜春市丰城拖船中学2023-2024学年高三上学期11月期中考试物理试题

如图所示为质谱仪的原理图，某带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，其内部的匀强磁场磁感应强度为B，匀强电场的强度为E，垂直纸面的匀强磁场B未画出，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A₁A₂ ，平板S下方有强度为B₀的匀强磁场，下列说法正确的是（　　）

A、该粒子带负电 B、速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C、能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D、若粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，则粒子的比荷就越大

举一反三

质谱仪是最早用来测定微观粒子比荷 $\text{[math]}$ 的精密仪器，某一改进后带有速度选择器的质谱仪能更快测定粒子的比荷，其原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为 $\text{[math]}$ ， B为速度选择器，其中磁场与电场正交，磁场磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，两板距离为d，C为粒子偏转分离器，磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，今有一比荷未知的正粒子P，不计重力，从小孔 $\text{[math]}$ “飘入”（初速度为零），经加速后，该粒子从小孔 $\text{[math]}$ 以速度v进入速度选择器B并恰好通过，粒子从小孔 $\text{[math]}$ 进入分离器C后做匀速圆周运动，打在照相底片D点上。求：

（1）粒子P的比荷为多大；

（2）速度选择器的电压 $\text{[math]}$ 应为多大；

（3）另一同位素正粒子Q同样从小孔 $\text{[math]}$ “飘入”，保持 $\text{[math]}$ 和d不变，调节 $\text{[math]}$ 的大小，使粒子Q能通过速度选择器进入分离器C，最后打到照相底片上的F点（在D点右侧），测出F点与D点距离为x，若粒子带电量均为q，计算P、Q粒子的质量差绝对值 $\text{[math]}$ 。

图甲示意我国建造的第一台回旋加速器，该加速器存放于中国原子能科学研究院，其工作原理如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

一种质谱仪的结构可简化为如图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由D型通道的中缝MN进入磁场区。该通道的上下表面为内半径为2R、外半径为4R的半圆环。整个D型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为U，质子的比荷（电荷量与质量之比）为k，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，则

（1）试求匀强磁场的磁感应强度大小B；

（2）若粒子源只产生其它某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子，试求这种粒子比荷需满足的条件。

某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为 $\text{[math]}$ ；C为偏转分离器，磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，偏转分离器的入口和出口之间的距离确定；D为速度选择器，磁场与电场正交，两极板间的距离为 $\text{[math]}$ ，磁感应强度为 $\text{[math]}$ 。今有一质子 $\text{[math]}$ [质量为m，电荷量为e的带正电粒子（不计重力）]，由静止经A加速后由入口垂直进入C，然后恰好由出口垂直进入速度选择器，然后沿竖直直线飞出。则（　　）

质谱仪是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从小孔S₁飘入电势差为U的加速电场，初速度几乎为0。加速后从S₂出射，再经过S₃垂直进入匀强磁场中，最后打在荧光屏的中点，中点与S₃的距离为D，荧光屏的宽度为d。求：

如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿过相互垂直的匀强电场（电场强度为E）和匀强磁场（磁感应强度为 $\text{[math]}$ ）的重叠区域，然后通过狭缝 $\text{[math]}$ 垂直进入另一匀强磁场（磁感应强度为 $\text{[math]}$ ），最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是（　　）

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