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题文
质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置.如图所示,电容器两极板相距为d,两极板间电压为U,极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1,一束电荷量相同的带正电的粒子沿电容器的中线平行于极板射入电容器,沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场,结果分别打在感光片上的a、b两点,设a、b两点之间的距离为x,粒子所带电荷量为q,不计重力.
(1)求粒子进入匀强磁场B2时的速度v的大小.
(2)打在a、b两点的粒子的质量之差△m为多少?
魔方格
题型:问答题难度:中档来源:滨州一模
答案
(1)粒子在电容器间做匀速直线运动,有:
qvB1=q
U
d

解得v=
U
B1d

(2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,有:
qvB2=m
v2
R

解得R=
mv
qB2

则x=2R2-2R1=2(
m2v
qB2
-
m1v
qB2
)

解得△m=m2-m1=
qB1B2dx
2U

答:(1)粒子进入匀强磁场B2时的速度v的大小为
U
B1d

(2)打在a、b两点的粒子的质量之差△m为
qB1B2dx
2U
据魔方格专家权威分析,试题“质谱仪是用来测定带电粒子的质量和分析同位素的装置.如图所示,电..”主要考查你对  质谱仪回旋加速器  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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质谱仪回旋加速器
考点名称:质谱仪
  • 质谱仪:

    具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。

    如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则 


    联立求解得
    因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。

  • 速度选择器:

    (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器,如图所示。
     
    (2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即,与带电粒子的质量,所带电荷的正负、电荷量均无关,只与速度有关。
    (3)若,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,粒子动能增加;,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。

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