某种质谱仪的原理如图所示。高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间,板间有方向如图,大小为E的匀强电场,还有垂直于纸面,磁感应强度为B1的匀强磁场(图中未画出)。符合条件的原子核能从C点沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区,磁感应强度大小为B2,方向垂直于纸面向外。接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上,其位置由OP与OD的夹角θ描述。不考虑原子核所受重力对运动的影响,下列说法正确的是( )
A. B1方向垂直于纸面向外
B. 能从C点进入圆形磁场的原子核的速度为
C. 若某原子核的原子序数为Z,实验中接收器在θ所对应位置能接收原子核,则该原子核的质量m为
D. 现用此仪器分析氢的同位素,若在θ=120°的位置能接收到氕核,那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核
高三物理多选题困难题
某种质谱仪的原理如图所示。高速原子核从A点沿AC方向进入平行正对的金属平板之间,板间有方向如图,大小为E的匀强电场,还有垂直于纸面,磁感应强度为B1的匀强磁场(图中未画出)。符合条件的原子核能从C点沿半径方向射入半径为R的圆形磁场区,磁感应强度大小为B2,方向垂直于纸面向外。接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上,其位置由OP与OD的夹角θ描述。不考虑原子核所受重力对运动的影响,下列说法正确的是( )
A. B1方向垂直于纸面向外
B. 能从C点进入圆形磁场的原子核的速度为
C. 若某原子核的原子序数为Z,实验中接收器在θ所对应位置能接收原子核,则该原子核的质量m为
D. 现用此仪器分析氢的同位素,若在θ=120°的位置能接收到氕核,那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核
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如图所示为质谱仪的构造原理图,它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。现让待测的不同带电粒子经加速电场后进入速度选择器,速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场(图中未画出),磁感应强度为B,电场强度为E。金属板靠近平板S,在平板S上有可让粒子通过的狭缝P,带电粒子经过速度选择器后,立即从P点沿垂直平板S且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为B0、并以平板S为边界的有界匀强磁场中,在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上,底片厚度可忽略不计,且与平板S重合。根据粒子打在底片上的位置,便可以对它的比荷(电荷量与质量之比)情况进行分析。在下面的讨论中,磁感应强度为B0的匀强磁场区域足够大,空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。
(1)带电粒子通过狭缝P时的速度大小v;
(2)不同的带电粒子经加速电场加速后可获得不同的速率,这些粒子进入速度选择器后,要想使通过狭缝P的带电粒子速度大一些,应怎样调整速度选择器的电场强度E和磁感应强度B的大小;
(3)若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子(1H和2H),它们分别打在照相底片上相距为d1的两点;若用这个质谱仪相同条件下再分别观测碳的两种同位素离子(12C和14C),它们分别打在照相底片上相距为d2的两点。请通过计算说明,d1与d2的大小关系;
(4)若氢的两种同位素离子(所带电荷量为e)的质量分别为m1和m2,且已知m1>m2,它们同时从加速电场射出。试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片,并求出它们到达照相底片上的时间差Δt。
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如图所示为一种质谱仪的构造原理图,它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。让离子源发出的不同带电粒子,经一对相距为d、两极板间电压为U的平行正对金属板所形成的加速电场加速后,从紧靠金属板的平板S上的狭缝P沿垂直平板S射入以平板S为边界的有界匀强磁场中,并在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上,底片厚度可忽略不计,且与平板S重合。磁场的磁感应强度为B、方向与速度方向垂直。
根据粒子打在底片上的位置,便可以对它的比荷(电荷量与质量之比)的情况进行分析。在下面的讨论中,带电粒子进入加速电场的初速度、粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。
(1)若某带电粒子打在照片底片上的A点,测得A与P之间的距离为x,求该粒子的比荷q/m;
(2)若有两种质量不同的正一价离子,它们的质量分别为m1和m2,它们经加速电场和匀强磁场后,分别打在照相底片上的A1和A2两点。已知电子的电荷量为e,求A1、A2间的距离△x。
(3)若有两种质量不同的正一价离子,质量分别为m1和m2,它们经加速电场和匀强磁场后,分别打在照相底片上的A1和A2两点,测得P到A2的距离与A1到A2的距离相等,求这两种离子的质量之比m1/m2;
(4)若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子(1H和2H),它们分别打在照相底片上相距为d1的两点;若用这个质谱仪分别观测碳的两种同位素离子(12C和14C),它们分别打在照相底片上相距为d2的两点。请通过计算说明,d1与d2的大小关系;
(5)若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子,它们分别打在照相底片上相距为d的两点。为了便于观测,希望d的数值大一些为宜,试分析说明为使d增大一些可采取哪些措施;
(6)若氢的两种同位素离子的电荷量均为e,质量分别为m1和m2,且已知m1>m2,它们同时进入加速电场。试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片,并求出它们到达照相底片上的时间差Δt。
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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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如图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。速度选择器内匀强磁场和匀强电场的方向相互垂直,磁感应强度为B,电场强度为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内
C.能通过狭缝P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P,粒子的比荷()越小
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如图所示为质谱仪的构造原理图,它是一种分离和检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。现让待测的不同带电粒子经加速后进入速度选择器,速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场(图中未画出),磁感应强度为B,电场强度为E。金属板靠近平板S,在平板S上有可让粒子通过的狭缝P,带电粒子经过速度选择器后,立即从P点沿垂直平板S且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为B0、并以平板S为边界的有界匀强磁场中,在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上,底片厚度可忽略不计,且与平板S重合。根据粒子打在底片上的位置,便可以对它的比荷(电荷量与质量之比)情况进行分析。在下面的讨论中,磁感应强度为B0的匀强磁场区域足够大,空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。
(1)若某带电粒子打在底片上的A点,测得P与A之间的距离为x,求该粒子的比荷;
(2)若有两种质量不同的正一价离子,质量分别为m1和m2,它们经速度选择器和匀强磁场后,分别打在底片上的A1和A2两点,测得P到A2的距离与A1到A2的距离相等,求这两种离子的质量之比;
(3)若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子(所带电荷量为e),它们分别打在照相底片上相距为d的两点;
①为了便于观测,希望d的数值大一些为宜。试分析说明为了便于观测,应如何改变匀强磁场磁感应强度B0的大小;
②研究小组的同学对上述B0影响d的问题进行了深入的研究。为了直观,他们以d为纵坐标、以为横坐标,画出了d随变化的关系图像,该图像为一条过原点的直线。测得该直线的斜率为k,求这两种同位素离子的质量之差Δm。
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如图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A1、A2 ,平板S下方有强度为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.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
D.能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
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如图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A1、A2。平板S下方有强度为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E/B
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小
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如图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A1、A2。平板S下方有磁S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是( )
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里
C. 能通过狭缝P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P,粒子的比荷()越小
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如图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. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C. 质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器
D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大
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