1、 第 10章 磁场 第 39课时 带电粒子在电磁场中运动的实例分析 1. ( 2017 北京海淀区模拟 ) ( 多选 ) 如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 E 。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 下方有磁感应强度为 B0的匀强磁场，下列表述正确的是 ( ) A 质谱仪是分析同位素的重要工具 B 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C 能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EBD 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P ，粒子的比荷越小 解析 质谱仪是测
2、量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，故 A 正确；速度选择器中电场力和洛伦兹力是一对平衡力，即 q v B qE ，故 v EB，根据左手定则可以确定，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故 B 、 C 正确；粒子在匀强磁场中运动的半径 r m vqB0，即粒 子的比荷qmvB0r，由此看出粒子的运动半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P ，粒子的比荷越大，故 D 错误。 能力训练 ? 紧跟高考 2 ( 2017 江苏常州月考 ) 回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得
3、到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设 D 形盒半径为 R 。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为 B ，高频交流电频率为 f ，则下列说法正确的是 ( ) A 质子被加速后的最大速度不可能超过 2 fR B 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C 高频电源只能使用矩形交变电流，不能使用正弦式交变电流 D 不改变 B 和 f ，该回旋加速器也能用于加速 粒子 解析 由 T 2 Rv， T 1f，可得质子被加速后的最大速度为 2 fR ，其不可能超过 2 fR ，质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关， A 正确、 B 错误；高频电源可以使用正弦式交变电流， C 错 误；要加速 粒子，高频交流电周期必须变为 粒子在其中做圆周运动的周期，即 T2 mqB，故 D 错误。 3. 如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个 D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核 21H 和氦核 42He 。下列说法中正确的是 ( ) A 氘核 21H 的最大速度较大 B 它们在 D 形盒内运动的周期相同 C 它们的最大动能相同 D 仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
