期末押題預測質譜儀與回旋加速器一．選擇題（共5小題）1．（2024秋?廣州校級期末）質譜儀在物理研究中起著非常重要的作用。如圖為質譜儀的工作原理示意圖，粒子源產生的帶電粒子經加速電場加速后，進入速度選擇器，速度選擇器內相互正交的勻強磁場的磁感應強度大小和勻強電場的電場強度大小分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B0，不計粒子重力和粒子間作用力。下列說法正確的是（）A．該粒子帶負電 B．速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向里 C．能通過狹縫P的粒子的速率為2EBD．粒子打在膠片上的位置離狹縫P越遠，粒子的比荷qm2．（2024秋?蓮湖區校級期末）如圖所示，甲是質譜儀，乙是磁流體發電機，丙是速度選擇器，丁是霍爾元件，下列說法正確的是（）A．甲圖中，在三種同位素由靜止加速進入磁場所形成的三條質譜線中，c對應的比荷最小 B．乙圖中，可判斷出A極板是發電機的正極 C．丙圖中，粒子沿直線通過速度選擇器時，粒子的速度與粒子的電荷量有關 D．丁圖中，若導體為金屬，則穩定時C板電勢低3．（2025?倉山區校級模擬）人體血管狀況及血液流速可以反映身體健康狀態。血管中的血液通常含有大量的正負離子。如圖，血管內徑為d，血流速度v方向水平向右?，F將方向與血管橫截面平行，且垂直紙面向內的勻強磁場施于某段血管，其磁感應強度大小恒為B，當血液的流量（單位時間內流過管道橫截面的液體體積）一定時（）A．血管上側電勢低，血管下側電勢高 B．若血管內徑變小，則血液流速變小 C．血管上下側電勢差與血液流速無關 D．血管上下側電勢差變大，說明血管內徑變小4．（2024秋?杭州期末）如圖所示，圖甲為磁流體發電機、圖乙為質譜儀、圖丙為速度選擇器（電場強度為E、磁感應強度為B）、圖丁為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間，不計粒子重力，下列說法正確的是（）A．圖甲中，將一束等離子體噴入磁場，A、B板間產生電勢差，A板電勢高 B．圖乙中，11H、12C．圖丙中，粒子能夠沿直線勻速向右通過速度選擇器的速度v=BD．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交變電流的頻率也應該增大5．（2024秋?河西區期末）如圖所示，電荷量相等、質量不同的兩種粒子從容器下方的狹縫S1飄入（初速度為零）電場區，經電壓為U的電場加速后通過狹縫S2、S3垂直于磁場邊界MN射入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，粒子經磁場偏轉后發生分離，最終到達照相底片D上。不考慮粒子重力及粒子間的相互作用，下列說法正確的是（）A．兩種粒子進入磁場時的速度相等 B．兩種粒子在磁場中運動的時間相等 C．質量大的粒子在磁場中運動的半徑較大 D．若電壓U變為原來的2倍，則粒子在磁場中運動的軌道半徑也變為原來的2倍二．多選題（共4小題）（多選）6．（2024秋?長沙校級期末）2022年12月28日我國中核集團全面完成了230MeV超導回旋加速器自主研制的任務，標志著我國已全面掌握小型化超導回旋加速器的核心技術，進入國際先進行列。置于真空中的D形金屬盒半徑為R，磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，交流加速電壓大小恒為U。若用此裝置對氘核（1A．所加的交變電流的周期與氘核在磁場中運動的周期要相等 B．僅減小加速電壓U，氘核（12C．粒子獲得的最大動能與D形盒的半徑R無關 D．若用該加速器加速α粒子（2（多選）7．（2025?烏魯木齊模擬）速度選擇器是質譜儀的重要組成部分，工作時電場和磁場共同作用，能從各種速率的帶電粒子中選擇出具有一定速率的粒子。下列圖示結構中電場方向均水平，磁場方向均垂直紙面，則下列結構能成為速度選擇器的是（）A． B． C． D．（多選）8．（2024秋?河西區期末）石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維材料，其載流子為電子。如圖甲所示，在長為a，寬為b的石墨烯樣品表面加一垂直向里的勻強磁場，磁感應強度為B，電極1、3間通以恒定電流I，電極2、4間將產生電壓U。則（）A．電極2的電勢比電極4的電勢高 B．霍爾電壓U與樣品長度a成正比 C．霍爾電壓U與磁感應強度B成正比 D．霍爾電壓U與電極1、3間通過的電流I成正比（多選）9．（2024秋?哈爾濱期末）如圖是質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子以不同初速度（不計重力）被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場。下列表述正確的是（）A．速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外 B．進入B0磁場的粒子，在該磁場中運動時間均相等 C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于EBD．粒子打在膠片上的位置越遠離狹縫P，粒子的比荷越小三．填空題（共3小題）10．（2025?福州校級模擬）如圖所示是醫用回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連?，F分別加速氘核（12H）和氦核（24He）。氘核（12H）和氦核（24He）的最大動能之比為11．（2023秋?越城區校級期末）2020年12月2日22時，經過約19小時月面工作，嫦娥5號完成了月面自動采樣封裝，這其中要用到許多壓力傳感器。有些壓力傳感器是通過霍爾元件將壓力信號轉化為電信號。如圖所示，一塊寬為a、長為c、厚為h的長方體半導體霍爾元件，元件內的導電粒子是電荷量為﹣e的自由電子。通入方向如圖所示的電流時，電子的定向移動速度為v。若元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，此時前表面的電勢（填“高于”、“低于”或“等于”）后表面的電勢。元件的前、后表面間電壓U＝。12．（2024秋?松江區校級月考）如圖所示為質譜儀的工作原理圖，若干種帶電粒子經過加速電場加速后，垂直射入速度選擇器，速度選擇器中的電場強度大小為E、磁感應強度大小為B1，電場方向、磁場方向、離子速度方向兩兩垂直。沿直線通過速度選擇器的粒子接著進入磁感應強度大小為B2的勻強磁場中，沿著半圓周運動后到達照相底片上形成譜線。（1）速度選擇器中的磁場方向為。（2）不計帶電粒子所受的重力和帶電微粒之間的相互作用，帶電粒子通過狹縫P的速度大小為。（3）若測出譜線到狹縫P的距離為x，則帶電粒子的比荷為。四．解答題（共3小題）13．（2024秋?通州區期末）某一具有速度選擇器的質譜儀的部分結構如圖所示，速度選擇器A的磁感應強度大小為B1方向垂直于紙面向里。兩板間電壓為U，距離為d。帶正電的粒子以某一速度恰好能通過速度選擇器，之后進入偏轉分離器B。偏轉分離器磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度大小為B2，粒子質量為m、電荷量為e，不計粒子重力。（1）分析說明速度選擇器中電場的方向；（2）求粒子進入速度選擇器時的速度大小v；（3）求粒子在偏轉分離器中運動的時間t。14．（2024秋?海淀區校級期末）加速器在核物理和粒子物理研究中發揮著巨大的作用，回旋加速器是其中的一種。如圖所示為回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，分別和一高頻交流電源兩極相連。兩盒處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于盒面。位于D1盒圓心附近的A處有一個粒子源，產生質量為m、電荷量為+q的帶電粒子。不計粒子的初速度、重力和粒子通過兩盒間的縫隙的時間，加速過程中不考慮相對論效應。（1）求所加交流電源的周期T；（2）若已知半圓金屬盒的半徑為R，請估算粒子離開加速器時獲得的最大動能Ekm。15．（2024秋?海淀區校級期末）如圖所示為質譜儀的原理圖，電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子從靜止開始經過電勢差為U的加速電場后，進入粒子速度選擇器，選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，勻強電場的場強為E，方向水平向右。帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從A點既垂直直線MN又垂直于磁場的方向射入偏轉磁場。偏轉磁場是一個以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強磁場。帶電粒子經偏轉磁場后，最終到達照相底片的C點。已知偏轉磁場的磁感應強度為B2，帶電粒子的重力可忽略不計。求：（1）粒子從加速電場射出時速度的大??；（2）粒子速度選擇器中勻強磁場的磁感應強度B1的大小和方向；（3）帶電粒子進入偏轉磁場的A點到照相底片C點的距離L。

期末押題預測質譜儀與回旋加速器參考答案與試題解析一．選擇題（共5小題）1．（2024秋?廣州校級期末）質譜儀在物理研究中起著非常重要的作用。如圖為質譜儀的工作原理示意圖，粒子源產生的帶電粒子經加速電場加速后，進入速度選擇器，速度選擇器內相互正交的勻強磁場的磁感應強度大小和勻強電場的電場強度大小分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B0，不計粒子重力和粒子間作用力。下列說法正確的是（）A．該粒子帶負電 B．速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向里 C．能通過狹縫P的粒子的速率為2EBD．粒子打在膠片上的位置離狹縫P越遠，粒子的比荷qm【考點】與速度選擇器相結合的質譜儀．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】D【分析】帶電粒子在平板下方勻強磁場中的偏轉方向為順時針，由左手定則判斷該帶電粒子帶電性質；能通過狹縫P的粒子在速度選擇器中做直線運動，其受力平衡，由平衡條件求得其速率。根據速度選擇器中電場方向可知粒子所受電場力方向，粒子所受洛倫茲力方向與電場力方向相反，由左手定則判斷磁場方向；帶電粒子在平板S下方的磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力求得粒子運動半徑，粒子打在膠片上的位置越遠離狹縫P，粒子運動半徑越大，由此判斷粒子的比荷如何變化?！窘獯稹拷猓篈．根據左手定則，結合粒子在磁場中的偏轉方向可知，該粒子帶正電，故A錯誤；B．速度選擇器中粒子受電場力向右，洛倫茲力方向向左，由左手定則可知磁場方向垂直于紙面向外，故B錯誤；C．能通過狹縫P的粒子的速率滿足Bqv＝qE則v=E故C錯誤；D．粒子在磁場中運動時B0可得粒子打在膠片上的位置x=2r，解得x=2mE可知離狹縫P越遠的粒子的比荷qm故選：D?！军c評】本題考查了質譜儀的工作原理，考查了帶電粒子在電磁場中的運動問題。速度選擇器的作用是控制進入質譜儀的粒子的速率一定，在質譜儀中通過粒子運動半徑的關系，可得到粒子的比荷關系。2．（2024秋?蓮湖區校級期末）如圖所示，甲是質譜儀，乙是磁流體發電機，丙是速度選擇器，丁是霍爾元件，下列說法正確的是（）A．甲圖中，在三種同位素由靜止加速進入磁場所形成的三條質譜線中，c對應的比荷最小 B．乙圖中，可判斷出A極板是發電機的正極 C．丙圖中，粒子沿直線通過速度選擇器時，粒子的速度與粒子的電荷量有關 D．丁圖中，若導體為金屬，則穩定時C板電勢低【考點】與速度選擇器相結合的質譜儀；霍爾效應與霍爾元件；速度選擇器．【專題】定性思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】D【分析】粒子進入磁場后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，結合半徑表達式分析；磁流體發電機就是利用帶電粒子受洛倫茲力原理，結合左手定則判斷正負極；速度選擇器是因為達到某一速度的粒子受力平衡做勻速直線運動；霍爾元件中的粒子受到洛倫茲力的作用在元件一側聚集?！窘獯稹拷猓篈．甲圖粒子在電場中被加速，由動能定理得qU=1洛倫茲力提供向心力，粒子進入磁場后做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得qvB=mv粒子軌道半徑r=1在三種同位素由靜止加速進入磁場所形成的三條質譜線中，c對應的比荷最大，故A錯誤；B．乙圖由左手定則可知，帶正電的粒子偏向下極板，則可判斷出A極板是發電機的負極，故B錯誤；C．丙圖中粒子沿直線通過速度選擇器，則qvB＝qE可得v=E則粒子沿直線通過速度選擇器時，粒子的速度與粒子的電荷量無關，故C錯誤；D．丁圖中若導體為金屬，由左手定則可知，電子偏向C極板，則穩定時C板電勢低，故D正確。故選：D。【點評】本題考查了洛倫茲力的應用相關知識，掌握用左手定則判斷洛倫茲力的方向。3．（2025?倉山區校級模擬）人體血管狀況及血液流速可以反映身體健康狀態。血管中的血液通常含有大量的正負離子。如圖，血管內徑為d，血流速度v方向水平向右。現將方向與血管橫截面平行，且垂直紙面向內的勻強磁場施于某段血管，其磁感應強度大小恒為B，當血液的流量（單位時間內流過管道橫截面的液體體積）一定時（）A．血管上側電勢低，血管下側電勢高 B．若血管內徑變小，則血液流速變小 C．血管上下側電勢差與血液流速無關 D．血管上下側電勢差變大，說明血管內徑變小【考點】電磁流量計；左手定則判斷洛倫茲力的方向．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在復合場中的運動專題；推理論證能力．【答案】D【分析】A.根據左手定則，即可分析判斷；B.根據血液的流量含義，即可分析判斷；CD.穩定時，帶電離子所受洛倫茲力等于所受的電場力，據此列式，結合前面分析，即可判斷求解?！窘獯稹拷猓篈.根據左手定則可知，正帶電離子向血管上側偏轉，負帶電離子向血管下側偏轉，則血管上側電勢高，血管下側電勢低，故A錯誤；B.設血液的流量為V，若血管內徑變小，則血管的橫截面積變小，根據V＝Sv可知，血液流速變大，故B錯誤；CD.穩定時，帶電離子所受洛倫茲力等于所受的電場力，則有：qvB=qU可得U＝dvB，又有：v=V聯立可得：U=4VB根據U=4VB故選：D?！军c評】本題考查電磁流量計，解題時需注意，電磁流量計的本質依舊是帶電粒子在磁場的作用下發生偏轉，正負電荷在垂直于運動方向的兩端聚集，在閉合回路中形成電勢差，當電勢差穩定時，粒子受到的電場力與洛倫茲力平衡。4．（2024秋?杭州期末）如圖所示，圖甲為磁流體發電機、圖乙為質譜儀、圖丙為速度選擇器（電場強度為E、磁感應強度為B）、圖丁為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間，不計粒子重力，下列說法正確的是（）A．圖甲中，將一束等離子體噴入磁場，A、B板間產生電勢差，A板電勢高 B．圖乙中，11H、12C．圖丙中，粒子能夠沿直線勻速向右通過速度選擇器的速度v=BD．圖丁中，隨著粒子速度的增大，交變電流的頻率也應該增大【考點】與加速電場相結合的質譜儀；回旋加速器；磁流體發電機；速度選擇器．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】B【分析】理解不同儀器的工作原理，根據題目選項，結合牛頓第二定律和動能定理逐一完成分析。【解答】解：A．根據左手定則可知正離子向下偏轉、負離子向上偏轉，A、B板間產生電勢差，B板電勢高，故A錯誤；B．圖乙中，粒子經過電場加速，根據動能定理有qU=1根據洛倫茲力提供向心力，則有qvB=m解得R=1比荷越小，R越大，打在膠片上的位置靠近P的粒子是1C．根據受力平衡有qvB＝qE解得v=E故C錯誤；D．圖丁中，回旋加速器正常工作時，交變電流的周期等于做圓周運動的周期，粒子做圓周運動的周期為T=2πm周期與速度大小無關，保持不變，交流電的周期不變，頻率也不變，故D錯誤。故選：B。【點評】本題主要考查了回旋加速器等儀器的相關應用，理解不同儀器的工作原理，結合牛頓第二定律和動能定理即可完成分析。5．（2024秋?河西區期末）如圖所示，電荷量相等、質量不同的兩種粒子從容器下方的狹縫S1飄入（初速度為零）電場區，經電壓為U的電場加速后通過狹縫S2、S3垂直于磁場邊界MN射入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，粒子經磁場偏轉后發生分離，最終到達照相底片D上。不考慮粒子重力及粒子間的相互作用，下列說法正確的是（）A．兩種粒子進入磁場時的速度相等 B．兩種粒子在磁場中運動的時間相等 C．質量大的粒子在磁場中運動的半徑較大 D．若電壓U變為原來的2倍，則粒子在磁場中運動的軌道半徑也變為原來的2倍【考點】與速度選擇器相結合的質譜儀；帶電粒子由電場進入磁場中的運動．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在電場中的運動專題；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】C【分析】由動能定理，可得到粒子進入磁場時的速度表達式，分析兩種粒子的速度大小是否相等；由洛倫茲力提供向心力，結合粒子的速度，即可得到粒子在磁場中運動的時間表達式，即可半徑兩種粒子在磁場中運動的時間是否相等；由洛倫茲力提供向心力，可得到粒子在磁場中運動的半徑表達式，即可半徑半徑的相對大小，根據半徑表達式，即可得到電壓對半徑的影響關系?！窘獯稹拷猓篈、由動能定理，可知：qU=12mB、由洛倫茲力提供向心力qvB=mv2r，圓周運動的周期為：T=2πrvCD、由洛倫茲力提供向心力qvB=mv2r，結合粒子的速度v=若電壓U變為原來的2倍，則粒子在磁場中運動的軌道半徑變為原來的2倍，故D錯誤。故選：C?！军c評】本題考查與速度選擇器結合的質譜儀，關鍵是根據動能定理、洛倫茲力提供向心力，得到速度、時間、軌道半徑的表達式，再結合數學知識，即可比較。二．多選題（共4小題）（多選）6．（2024秋?長沙校級期末）2022年12月28日我國中核集團全面完成了230MeV超導回旋加速器自主研制的任務，標志著我國已全面掌握小型化超導回旋加速器的核心技術，進入國際先進行列。置于真空中的D形金屬盒半徑為R，磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，交流加速電壓大小恒為U。若用此裝置對氘核（1A．所加的交變電流的周期與氘核在磁場中運動的周期要相等 B．僅減小加速電壓U，氘核（12C．粒子獲得的最大動能與D形盒的半徑R無關 D．若用該加速器加速α粒子（2【考點】回旋加速器．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】AB【分析】根據回旋加速器原理分析，由洛倫茲力提供向心力，結合動能定理，求解加速次數表達式，根據表達式分析?！窘獯稹拷猓篈．根據回旋加速器原理，為了保證每次氘核經過狹縫時均被加速，所加的交變電流的周期與氘核在磁場中運動的周期要相等，故A正確；BC．當粒子在磁場的軌跡半徑等于D形金屬盒半徑R時，粒子的動能最大，由洛倫茲力提供向心力得qv可得Ekm粒子在電場中加速，根據動能定理可得nqU=E解得n=q可知僅減小加速電壓U，氘核（1D．回旋加速器交流電源的頻率應等于帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的頻率，氘核（12H）和α粒子比荷相同，在同一磁場中做勻速圓周運動的頻率相同，則用該加速器加速α故選：AB?！军c評】本題考查回旋加速器的應用，關鍵是理解回旋加速器能持續加速粒子的條件：粒子在磁場中圓周運動的周期，與交變電源的周期相等。（多選）7．（2025?烏魯木齊模擬）速度選擇器是質譜儀的重要組成部分，工作時電場和磁場共同作用，能從各種速率的帶電粒子中選擇出具有一定速率的粒子。下列圖示結構中電場方向均水平，磁場方向均垂直紙面，則下列結構能成為速度選擇器的是（）A． B． C． D．【考點】速度選擇器．【專題】定性思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題；理解能力．【答案】BC【分析】根據速度選擇器的原理進行分析?！窘獯稹拷猓簬щ娏Ｗ釉谒俣冗x擇器中受電場力和洛倫茲力，若帶電粒子可沿虛線做直線運動，則電場力與洛倫茲力為一對平衡力，二力等大反向，即qE＝qBv。結合帶電粒子受電場力方向和左手定則，AD選項儀器中帶電粒子受到的電場力和洛倫茲力同向，不滿足題意；BD選項儀器中的帶電粒子受到的電場力和洛倫茲力方向相反，滿足題意。故AD錯誤，BC正確。故選：BC?！军c評】本題考查速度選擇器的應用，關鍵是理解粒子做勻速直線運動時的受力特點。（多選）8．（2024秋?河西區期末）石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維材料，其載流子為電子。如圖甲所示，在長為a，寬為b的石墨烯樣品表面加一垂直向里的勻強磁場，磁感應強度為B，電極1、3間通以恒定電流I，電極2、4間將產生電壓U。則（）A．電極2的電勢比電極4的電勢高 B．霍爾電壓U與樣品長度a成正比 C．霍爾電壓U與磁感應強度B成正比 D．霍爾電壓U與電極1、3間通過的電流I成正比【考點】霍爾效應與霍爾元件．【專題】定量思想；比例法；帶電粒子在復合場中的運動專題；推理論證能力．【答案】CD【分析】由左手定則，可知載流子受力偏轉方向，結合載流子的電性，可知電極電勢的相對高低；穩定狀態下，粒子所受到的洛倫茲力與電場力平衡，可得到霍爾電壓表達式，分析其影響因素?！窘獯稹拷猓篈、由左手定則，可知載流子受力向電極2偏轉，結合載流子帶負電，可知電極4的電勢比電極2的電勢高，故A錯誤；BCD、若霍爾元件單位體積內的自由電子個數為n，元件的厚度為d，則電流的微觀表達式為：I＝nevbd；穩定狀態下，粒子所受到的洛倫茲力與電場力平衡，則：eU可得到霍爾電壓為：U=BI故選：CD?！军c評】本題考查霍爾元件的應用，關鍵是理解穩定狀態下，粒子的洛倫茲力與電場力平衡。（多選）9．（2024秋?哈爾濱期末）如圖是質譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子以不同初速度（不計重力）被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有磁感應強度為B0的勻強磁場。下列表述正確的是（）A．速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外 B．進入B0磁場的粒子，在該磁場中運動時間均相等 C．能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于EBD．粒子打在膠片上的位置越遠離狹縫P，粒子的比荷越小【考點】與速度選擇器相結合的質譜儀．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在復合場中的運動專題；理解能力．【答案】ACD【分析】粒子經過速度選擇器時所受的電場力和洛倫茲力平，根據帶電粒子在磁場中的偏轉方向判斷電荷的電性。根據平衡求出粒子經過速度選擇器的速度。通過帶電粒子在磁場中的偏轉，根據半徑的大小判斷粒子比荷的大小?！窘獯稹拷猓篈.根據帶電粒子在磁場中的偏轉方向，根據左手定則知，該粒子帶正電，則在速度選擇器中電場力水平向右，則洛倫茲力水平向左，根據左手定則知，磁場方向垂直紙面向外，故A正確；B.進入B0磁場的粒子速度相同，根據T=2πmC.能通過狹縫P的帶電粒子，在過速度選擇器時做直線運動，則qE＝qvB解得v=ED.進入偏轉電場后，則qvB0=解得r=則可知r越大，粒子打在膠片上的位置越遠離狹縫P，粒子的比荷越小，故D正確。故選：ACD?！军c評】解決本題的關鍵知道粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，在磁場中做勻速圓周運動。三．填空題（共3小題）10．（2025?福州校級模擬）如圖所示是醫用回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連?，F分別加速氘核（12H）和氦核（24He）。氘核（12H）和氦核（24He）的最大動能之比為【考點】回旋加速器．【專題】定性思想；推理法；帶電粒子在磁場中的運動專題．【答案】見試題解答內容【分析】帶電粒子最后從回旋加速器中出來時的速度最大，根據qvB＝mv2R，比較粒子的速度；再根據EK=1在回旋加速器中的周期T=2πm【解答】解：根據qvB＝mv2R，得v最大動能EK=12mv2則氘核（12H）和氦核（2帶電粒子在磁場中運動的周期T=2πm因兩粒子的比荷qm相等，所以加速氘核（21故答案為：1：2，1：1?！军c評】解決本題的關鍵知道回旋加速器是利用電場加速，磁場偏轉來加速粒子。以及知道粒子在磁場中運動的周期和交流電的周期相同。11．（2023秋?越城區校級期末）2020年12月2日22時，經過約19小時月面工作，嫦娥5號完成了月面自動采樣封裝，這其中要用到許多壓力傳感器。有些壓力傳感器是通過霍爾元件將壓力信號轉化為電信號。如圖所示，一塊寬為a、長為c、厚為h的長方體半導體霍爾元件，元件內的導電粒子是電荷量為﹣e的自由電子。通入方向如圖所示的電流時，電子的定向移動速度為v。若元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，此時前表面的電勢低于（填“高于”、“低于”或“等于”）后表面的電勢。元件的前、后表面間電壓U＝avB?！究键c】霍爾效應與霍爾元件．【專題】信息給予題；定量思想；推理法；磁場磁場對電流的作用；推理論證能力．【答案】低于；avB?！痉治觥扛鶕笫侄▌t得出電子受到的洛倫茲力方向，結合電子的電性得出電勢的高低；根據電場力和洛倫茲力的等量關系得出電壓的表達式。【解答】解：磁場方向豎直向下，根據左手定則可知，電子所受的洛倫茲力方向向外，則前表面積累了電子，前表面的電勢比后表面的電勢低；當電子勻速通過霍爾元件時，洛倫茲力與電場力平衡，根據平衡條件evB=解得元件的前、后表面間電壓U＝avB。故答案為：低于；avB?！军c評】本題主要考查了霍爾效應的相關應用，解題的關鍵是明確自由電荷在復合場中受力平衡，易錯點在于利用左手定則判斷電荷的移動，從而判斷后面的電勢高。12．（2024秋?松江區校級月考）如圖所示為質譜儀的工作原理圖，若干種帶電粒子經過加速電場加速后，垂直射入速度選擇器，速度選擇器中的電場強度大小為E、磁感應強度大小為B1，電場方向、磁場方向、離子速度方向兩兩垂直。沿直線通過速度選擇器的粒子接著進入磁感應強度大小為B2的勻強磁場中，沿著半圓周運動后到達照相底片上形成譜線。（1）速度選擇器中的磁場方向為垂直紙面向外。（2）不計帶電粒子所受的重力和帶電微粒之間的相互作用，帶電粒子通過狹縫P的速度大小為EB1（3）若測出譜線到狹縫P的距離為x，則帶電粒子的比荷為2ExB【考點】與速度選擇器相結合的質譜儀．【專題】應用題；學科綜合題；定量思想；方程法；帶電粒子在磁場中的運動專題；推理論證能力．【答案】（1）垂直紙面向外；（2）EB1；（3）【分析】粒子經加速電壓加速，根據加速電壓可知，粒子帶正電，粒子在速度選擇器中受到的電場力與洛倫茲力應大小相等，根據左手定則，可以判斷出速度選擇器中磁場的方向；帶電粒子經加速后進入速度選擇器，速度為v=EB1【解答】解：（1）由題意及粒子在磁場中做圓周運動的軌跡可知，粒子帶正電。由于帶電粒子在豎直方向沿直線通過速度選擇器，所以在水平方向受合外力為零，粒子受電場力方向向右，則粒子所受洛倫茲力方向向左，由左手定則可知，磁場方向為垂直紙面向外；（2）由題意可知帶電粒子沿直線通過速度選擇器，設帶電粒子通過狹縫P的速度為v，對粒子，由平衡條件可得：qE＝qvB1，解得：v=E（3）根據粒子的軌跡運動圖結合幾何關系可得：粒子運動的軌跡半徑為：r=帶電粒子在磁場中做圓周運動，由洛倫茲力提供向心力可得：qv聯立以上解得：qm故答案為：（1）垂直紙面向外；（2）EB1；（3）【點評】質譜儀工作原理應采取分段分析的方法，即粒子加速階段、速度選擇階段、在磁場中運動階段。四．解答題（共3小題）13．（2024秋?通州區期末）某一具有速度選擇器的質譜儀的部分結構如圖所示，速度選擇器A的磁感應強度大小為B1方向垂直于紙面向里。兩板間電壓為U，距離為d。帶正電的粒子以某一速度恰好能通過速度選擇器，之后進入偏轉分離器B。偏轉分離器磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度大小為B2，粒子質量為m、電荷量為e，不計粒子重力。（1）分析說明速度選擇器中電場的方向；（2）求粒子進入速度選擇器時的速度大小v；（3）求粒子在偏轉分離器中運動的時間t?！究键c】與速度選擇器相結合的質譜儀．【專題】定量思想；推理法；帶電粒子在復合場中的運動專題；推理論證能力．【答案】（1）速度選擇器中的電場方向為水平向左；（2）粒子進入速度選擇器時的速度大小為Ud（3）粒子在偏轉分離器中運動的時間為πmq【分析】（1）由左手定則，可知粒子受到的洛倫茲力方向，根據粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，可知粒子受到的電場力方向及電場方向；（2）由粒子可在速度選擇器中做勻速直線運動，可得到粒子進入速度選擇器時的速度大?。唬?）由洛倫茲力提供向心力及圓周運動的特點，即可計算粒子在偏轉分離器中運動的時間?！窘獯稹拷猓海?）由左手定則，可知粒子受到的洛倫茲力水平向右，根據粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，可知粒子受到的電場力方向水平向左；而粒子為正電荷，故電場方向為水平向左；（2）由粒子可在速度選擇器中做勻速直線運動，可知：eUd=evB1，可知粒子進入速度選擇器時的速度大小為（3）由洛倫茲力提供向心力evB2=mv2r，圓周運動中：答：（1）速度選擇器中的電場方向為水平向左；（2）粒子進入速度選擇器時的速度大小為Ud（3）粒子在偏轉分離器中運動的時間為πme【點評】本題考查與速度選擇器結合的質譜儀問題，關鍵是利用勻速直線運動、圓周運動的運動狀態，找到受力的關系式。14．（2024秋?海淀區校級期末）加速器在核物理和粒子