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.
高二物理解答题困难题
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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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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(13分)如图甲是质谱仪的工作原理示意图.图中的A容器中的正离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不计)加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,离子最终到达MN上的H点(图中未画出),测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计。试求:
(1)该粒子的比荷
(2)若偏转磁场为半径为的圆形区域,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变,仍保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场,最终仍然到达MN上的H点,则圆形区域中磁场的磁感应强度与B 之比为多少?
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(14分)如图甲是质谱仪的工作原理示意图。图中的A容器中的正离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不计)加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,离子最终到达MN上的H点(图中未画出),测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计。试求:
(1)该粒子的比荷
(2)若偏转磁场为半径为的圆形区域,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变,仍保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场,最终仍然到达MN上的H点,则磁感应强度与B的比为多少?
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如图甲是质谱仪的工作原理示意图.图中的A容器中的正离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不计)加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,离子最终到达MN上的H点(图中未画出),测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计.试求:
(1)该粒子的比荷;
(2)若偏转磁场为半径为的圆形区域,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变,仍保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场,最终仍然到达MN上的H点,则圆形区域中磁场的磁感应强度B′与B之比为多少?
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如图甲是质谱仪的工作原理示意图.图中的A容器中的正离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不计)加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,离子最终到达MN上的H点(图中未画出),测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计.试求:
(1)该粒子的比荷;
(2)若偏转磁场为半径为的圆形区域,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变,仍保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场,最终仍然到达MN上的H点,则圆形区域中磁场的磁感应强度B′与B之比为多少?
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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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如图是质谱仪的工作原理示意图。一初速度不计的带电粒子比荷为K,被加速电压U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,其电场强度为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,平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场,求:
(1)求粒子经加速电场加速后的末速度;
(2)求速度选择器中磁场的大小和方向;
(3)求粒子在磁场中的的半径。
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如图所示为质谱仪的原理图,A为粒子加速器,电压为;B为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为,板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为,今有一质量为m、电荷量为q的正离子经过加速后,恰好通过速度选择器,进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动,求:
(1)粒子的速度v
(2)速度选择器的电压
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R
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如图是质谱仪的工作原理示意图.现有一束几种不同的正离子,经过加速电场加速后,垂直射入速度选择器(速度选择器内有相互正交的匀强电场E和匀强磁场B1),离子束保持原运动方向未发生偏转.接着进入另一匀强磁场B2,发现这些离子分成几束.最后打到极板s上,由此可得结论( )
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B. 这些离子在B2中的运动时间相同
C. 这些离子的电量一定不相同
D. 这些离子的比荷一定不相同
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