专题质谱仪和回旋加速器高考物理考点模拟题分类解析.doc

根据2013年新课标高考大纲所列考点，通过对近五年高考试题和全国百市模拟题的研究，归纳为80个常考考点。由全国著名特级教师、国家级骨干教师、教育教学专家、高考研究专家对2013年全国百余教育发达城市、全国百所名校的模拟题、联考题、质检题进行精选，编写了高考80考点最新模拟题分类解析。高考80考点最新模拟题分类解析所精选的试题题题新颖，考查角度独特，不但可以作为2014年高考一轮复习资料，也可以作为高一、高二同步学习资料。1（2013天津滨海五校联考）速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带正电C.能通过狭缝的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝，粒子的比荷越小2.（2013年江西百校联考） 图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒，在加速带电粒子时，两金属 盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的 变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是A.在Ek-t图中应有t4t3= t3t2= t2t1B.高频电源的变化周期应该等于tntn-1C.要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径D.在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加 速次数越多，粒子的最大动能一定越大3. （2013武汉摸底）图甲是回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是A 在Ek-t图中应该有tn+1- tn =tn-tn-1B 在Ek-t图中应该有tn+1- tn tn-tn-1C 在Ek-t图中应该有En+1- En =En-En-1D 在Ek-t图中应该有En+1-En En-En-14. （2013广东汕头市期末） 如图, 一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（B）和匀强电场（E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P，进入另一匀强磁场（B），最终打在AlA2上下列表述正确的是 A. 粒子带负电B. 所有打在AlA2上的粒子，在磁场B中运动时间都相同C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D. 粒子打在AlA2上的位置越靠近P，粒子的比荷越大5（2013广东省韶关市一模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是A离子从磁场中获得能量B带电粒子的运动周期是变化的C离子由加速器的中心附近进入加速器 D增大金属盒的半径粒子射出时的动能不变6.（2012洛阳一练）1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。.若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图8所示，则下列相关说法中正确的是A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带正电C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷q/m越小7（2012丹东联考）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2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子8图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒， 在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中（磁感应强度大小恒定），并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（ ）A离子由加速器的中心附近进入加速器B高频电源的变化周期应该等于tntn-1C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 DD形盒中的高频电源电压越大，粒子获得的最大动能越大9（2012年2月宁波八校联考）如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D型金属盒，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（H）和氦核（He）。下列说法中正确的是A它们的最大速度相同B它们的最大动能相同C它们在D形盒内运动的周期相同D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能10.（2013四川省宜宾市一诊）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，它的构造原理如图所示。从粒子源S处放出的速度大小不计、质量为m、电荷量为q的正离子，经电势差为U的加速电场加速后，垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场后到达记录它的照相底片P上。试问：（1）若测得离子束流的电流为I，则在离子从S1处进入磁场到达P的时间内，射到照相底片P上的离子的数目为多少？（2）若测得离子到达P上的位置到入口处S1的距离为a，且已知q、U、B，则离子的质量m为多少？（3）假如离子源能放出氕（H）、氘（H）、氚（H）三种离子，质谱仪能够将它们分开吗？11（2013江苏省苏州市调研）如图所示为一种获得高能粒子的装置环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调的均匀磁场质量为m、电荷量为+q的粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势为零，每当带电粒子经过A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而绕行半径R不变（设极板间距远小于R）（1）设t=0时，粒子静止A板小孔处，经电场加速后，离开B板在环形磁场中绕行，求粒子绕行第1圈时的速度v1和磁感应强度B1。求粒子绕行n圈回到M板时的速度大小vn；（2）为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行n圈所需的总时间t。（3）在粒子绕行的整个过程中，A板电势是否可以始终保持为+U？为什么？12.（20分）（2013浙江省六校联考）有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示。加速电场的电压为U，静电分析器中有会聚电场，即与圆心O1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1 ，磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d，位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为d/2。（题中的U、m、q、R、d都为已知量）（1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；（2）求磁分析器中磁感应强度B的大小；（3）现将离子换成质量为4m ,电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变。磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离。13.(18分）（2013年5月北京市海淀区二模）图12所示为回旋加速器的示意图。它由两个铝制D型金属扁盒组成,两个D形 盒正中间开有一条狭缝，两个D型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在D1盒中 心A处有离子源，它产生并发出的粒子,经狭缝电压加速后,进入D2盒中。在磁场力的 作用下运动半个圆周后，再次经狭缝电压加速。为保证粒子每次经过狭缝都被加速，设法 使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，速度越来越 大,运动半径也越来越大,最后到达D型盒的边缘，以最大速度被导出。已知粒子电荷 量为q,质量为m