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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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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质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示。粒子源S发出各种不同的正粒子束(粒子重力忽略不计),粒子从S出来时速度很小,可以看做初速度为零,粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示),并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点,测得P点到入口的距离为z,则以下说法正确的是
A. 若粒子束不是同位素,则x越大,正粒子的质量一定越大
B. 若粒子束是同位素,则x越大,质量一定越小
C. 只要x相同,则正粒子的质量一定相同
D. 只要x相同,则正粒子的比荷一定相同
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(8分)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场(加速电场极板间的距离为d、电势差为U)加速,然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动,最后到达记录它的照相底片P上.设离子在P上的位置与入口处S1之间的距离为x。
(1)求该离子的荷质比.
(2)若离子源产生的是带电量为q、质量为m1和m2的同位素离子(m1>m2),它们分别到达照相底片上的P1、P2位置(图中末画出),求P1、P2间的距离△x。
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质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,则下列判断正确的是 ( )
A.若离子束是同位素(质子数相同质量数不同),x越大,离子质量越小
B.若离子的荷质比q/m相同,如果加速电压越大,则x越小
C.只要x相同,则离子质量一定相同
D.只要x相同,则离子的荷质比一定相同
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