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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

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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
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