如图为某质谱仪工作原理图,离子从电离室A中的小孔S1逸出(初速度不计),经电压为U的加速电场加速后,通过小孔S2和S3,从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中,运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素,若有几种同位素时,就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线,经过分析谱线的条数、强度(单位时间内打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。
(1)若从小孔S1逸出的粒子质量是m,电荷量为q,求该粒子进入磁场后运动的轨道半径;
(2)若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3,强度分别为P1、P2、P3,求:
①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1 : m2 : m3;
②三种同位素a、b、c分别形成的环形电流大小之比。
高三物理解答题困难题
如图为质谱仪工作原理图,离子从电离室A中的小孔S1逸出(初速度不计),经电压为U的加速电场加速后,通过小孔S2和S3,从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中,运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素,若有几种同位素时,就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线,经过分析谱线的条数、强度(单位时间内打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。
(1)求比荷为的粒子进入磁场的速度大小;
(2)若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上的位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3,强度分别为P1、P2、P3,求:
①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1:m2:m3;
②三种同位素a、b、c在该种元素物质组成中所占的质量之比M1:M2:M3.
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如图为某质谱仪工作原理图,离子从电离室A中的小孔S1逸出(初速度不计),经电压为U的加速电场加速后,通过小孔S2和S3,从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B匀强磁场中,运动半个圆周后打在接收底版D上并被吸收。对于同一种元素,若有几种同位素时,就会在D上的不同位置出现按质量大小分布的谱线,经过分析谱线的条数、强度(单位时间内打在底版D上某处的粒子动能)就可以分析该种元素的同位素组成。
(1)若从小孔S1逸出的粒子质量是m,电荷量为q,求该粒子进入磁场后运动的轨道半径;
(2)若测得某种元素的三种同位素a、b、c打在底版D上位置距离小孔S3的距离分别为L1、L2、L3,强度分别为P1、P2、P3,求:
①三种同位素a、b、c的粒子质量之比m1 : m2 : m3;
②三种同位素a、b、c分别形成的环形电流大小之比。
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质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切E为切点。离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为g,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断( )
A. 离子束带负电
B. x越大,则离子的比荷一定越大
C. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为
D. 到达处的离子质量为
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质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图,离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束(初速度可视为零),从狭缝S1进入电场,经电压为U的加速电场加速后,再通过狭缝S2从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场。该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,半径为R,磁场边界与直线MN相切E为切点。离子离开磁场最终到达感光底片MN上,设离子电荷量为g,到达感光底片上的点与E点的距离为x,不计重力,可以判断( )
A. 离子束带负电
B. x越大,则离子的比荷一定越大
C. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为
D. 到达处的离子质量为
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(16分)一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L,且OM =L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到.
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取;)
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一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片的区域MN=L,且OM=L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取lg2=0.301,lg3=0.477,lg5=0.699)
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一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在答题卡的图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;
(3)若考虑加速电压有波动,在()到()之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.
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一台质谱仪的工作原理如图1所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.
图1
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;
(3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU)到(U0+ΔU)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.
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如图所示为质谱仪的工作原理图,初速度忽略不计的带电粒子进入加速电场,经加速电场加速后进人速度选择器,在速度选择器中直线运动后通过平板S的狭缝P点进入平板S下方的偏转磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度大小为B,粒子最终打在胶片A1A2上,粒子打往胶片上的位置离P点距离为L,加速电场两板间的电压为U,速度选择器两板的电场强度大小为E,不计粒子的重力,则下列判断正确的是
A. 速度选择器两板间磁场的方向垂直于纸面向里
B. 平板S下面的偏转磁场方向垂直于纸面向里
C. 粒子经加速电场加速后获得的速度大小为
D. 速度选择器两板间磁场的磁感应强度大小为
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