粤教版(
2019
)选择性必修第二册《第一章第四节洛伦兹力与现代技术》
2024
年同步练习卷
一、单选题:本大题共
5
小题,共
20
分。
1
.
用质谱仪测量带电粒子的比荷,其原理如图所示,
是粒子源,释放出
的带电粒子
不计重力
,经小孔
飘入电压为
的加速电场
初速度可忽略不计
,加速后经小孔
进入磁感应强度为
的匀强磁场中,最后打在照相底
点。测得
点到
的距离为
,则该粒子的比荷
为
( )
A.
B.
C.
D.
2
.
如图所示为某质谱仪的工作原理示意图。初速度为零的质子
不计重力
被加速电压
加速后,进入速度选择器
内部存在正交的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度大小为
,两极板间的电压为
,间距为
,沿直线运动通过狭缝
,打在可记录粒子位置的胶片
上的
点,
,
下方匀强磁场的磁感应强度大小为
。若
、
、
一定,改变
、
,均可使质子通过狭缝
,则下列图像反映
或
随
的变化规律可能正确的是
( )
A.
B.
C.
D.
3
.
如图所示,在平面坐标系
的第一象限内,存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为
的匀强磁场。一带正电的粒子,沿
轴正方向以速度
从
轴上的点
射入磁场,从
轴上的点
射出磁场,不计粒子受到的重力,则粒子的比荷为
( )
A.
B.
C.
D.
4
.
质谱仪可测定同位素的组成。,现有一束一价的钾
和钾
离子经电场加速后,沿着与磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中,如图所示。测试时规定加速电压大小为
,但在实验过程中加速电压有较小的波动,可能偏大或偏小
为使钾
和钾
打在照相底片上的区域不重叠,不计离子的重力,则
不得超过
( )
A.
B.
C.
D.
5
.
如图所示,带电粒子在以下四种器件中运动的说法正确的是
( )
A.
图中从左侧射入的粒子,只有带正电的粒子才有可能沿直线射出
B.
图中等离子体进入上下极板之间后上极板
带正电
C.
图中通过励磁线圈的电流越大,电子的运动径迹半径越小
D.
图中只要回旋加速器的
形盒足够大,加速粒子就能获得任意速度
二、多选题:本大题共
3
小题,共
18
分。
6
.
现有一种质谱仪如图所示,离子
化室存在
一些初速度可忽略不计的正离子。正离子经高压加速后通过圆形
磁场室
内为匀强磁场
、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到正离子比荷
,进而推测有机
物的分子结构。已知高压电源的电压为
,圆形磁场区的半径为
,真空管与水平面夹角为
,离子
进入
磁场室
时速度方向水平,并指向
磁场室
的圆心。则下列说法正确的是
( )
A.
高压电源
端应接电源的负极
B.
磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里
C.
若两种一价正离子
,
质量大于
同时进入磁场室后,出现图中的轨迹
Ⅰ
和
Ⅱ
,则轨迹
Ⅰ
一定对应
D.
若磁场室内的磁感应强度为
,当记录仪接收到一个明显的信号时,与该信号对应的离子比荷为
7
.
年
劳
伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质
形盒构成,其间留有空隙,
形盒和电源相连接,两盒垂直放在匀强磁场中,下列说法正确的是
( )
A.
两个
形盒可接直流电源
B.
离子从磁场中获得能量
C.
离子从电场中获得能量
D.
随着离子速度的增大,离子在
形盒中运动的周期仍不变
8
.
右图为某种回旋加速器的示意图,它由两个相对放置的
形盒构成。
其盒缝间
的加速电场场强大小恒定,且被限制在
板间,图中虚线为
极板的延长线,其间未加电场。带电粒子从
处小孔以速度
沿电场线方向射入
板间,经加速后经
板上小孔,
进入
形盒的匀强磁场中做匀速圆周运动
“
孔
”
与
“
盒
”
图中均未画出
对于这种回旋加速器,下列说法正确的
( )
A.
带电粒子每运动一周只被加速一次
B.
带电粒子依次运动到
板右侧延长线的位置间距离
C.
加速粒子的最大速度与
形盒的尺寸有关
D.
加速电场方向需要做周期性的变化
三、简答题:本大题共
1
小题,共
15
分。
9
.
在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿直线
进入速度选择器,然后垂直于
平面进入偏转系统后注入处在水平面内的晶圆
硅片
。速度选择器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为
,方向均垂直纸面向外,速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为
,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。偏转系统中电场、磁场分布在一个边长为
正方体区域内,其底面与晶
圆所在
水平面平行,间距也为
。当偏转系统不加电场时,离子恰好竖直注入到晶圆上。整个系统置于真空中,偏转系统底面中心
位于晶
圆中心
正上方,离子的电荷量为
,不计离子重力。求:
离子通过速度选择器的速度大小
和离子质量;
偏转系统磁感应强度调整为
时,不加电场带电离子在偏转系统中的运动时间;
偏转系统磁感应强度调整为
后,同时给偏转系统加上电场,离子从偏转系统底面飞出,注入到晶
圆所在
水平面的位置的坐标。
四、计算题:本大题共
3
小题,共
47
分。
10
.
一种质谱仪的结构可简化为如下图所示,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
型通道的中缝
粤教版(2019)选择性必修第二册《第一章第四节洛伦兹力与现代技术》2024年同步练习卷-普通用卷.docx