如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
(1)若磁场的磁感应强度大小为B0,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题困难题
如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
(1)若磁场的磁感应强度大小为,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
(1)若磁场的磁感应强度大小为B0,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题困难题查看答案及解析
如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
(1)若磁场的磁感应强度大小为,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题简单题查看答案及解析
如图所示,粒子源O产生初速度为零、电荷量为q、质量为m的正离子,被电压为的加速电场加速后通过直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的偏转电场,两平行板间电压为2。离子偏转后通过极板MN上的小孔S离开电场。已知ABC是一个外边界为等腰三角形的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,边界AB=AC=L,,离子经过一段匀速直线运动,垂直AB边从AB中点进入磁场。(忽略离子所受重力)
1.若磁场的磁感应强度大小为,试求离子在磁场中做圆周运动的半径;
2.若离子能从AC边穿出,试求磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题简单题查看答案及解析
如图所示,离子源产生的初速度为零、带电量均为、质量不同的正离子,被电压为的加速电场加速后匀速通过准直管,在到两极板等距离处垂直射入平行板间的匀强偏转电场,平行板间的电压为.偏转后通过极板上的小孔离开电场.经过一段匀速直线运动,垂直于边界进入磁感强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,已知.(忽略粒子所受重力)
(1)试求质量为的正离子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)若质量为的正离子恰好垂直打在的中点处,试求能打在边上的正离子的质量范围.
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示为一种质谱仪的原理示意图,粒子源产生的电荷量为q的正离子,飘入加速电场加速后,刚好沿直线通过速度选择器,通过狭缝O沿垂直磁场的方向进入偏转磁场,并打在底片上的中点P处。已知速度选择器中的电场强度为E,磁感应强度为B1,偏转磁场的磁感应强度为B。,放置底片的区域MN=L,且ON=L。不考虑离子的重力和进入加速电场前的初速度。
(1)求离子的质量m和加速电场的电压U;
(2)只改变偏转磁场磁感应强度的大小,可调节离子打在底片上的位置。为使离子打在底片上,求偏转磁场磁感应强度的调节范围(用B0表示)。
高三物理简答题中等难度题查看答案及解析
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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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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如图甲所示,质量为m、电荷量为-e的粒子初速度为零,经加速电压U1加速后,从水平方向沿O1O2垂直进入偏转电场。已知形成偏转电场的平行板电容器的极板长为L,两极板间距为d,O1O2为两极板的中线,P是足够大的荧光屏,且屏与极板右边缘的距离为L。不考虑电场边缘效应,不计粒子重力。则下列说法正确的是
A. 粒子进入偏转电场的速度大小为
B. 若偏转电场两板间加恒定电压U0,粒子经过偏转电场后正好击中屏上的A点,A点与上极板M在同一水平线上,则所加电压
C. 若偏转电场两板间的电压按如图乙所示作周期性变化,要使粒子经加速电场后在=0时刻进入偏转电场后水平击中A点,则偏转电场周期T应该满足的条件为
D. 若偏转电场两板间的电压按如图乙所示作周期性变化,要使粒子经加速电场并在=0时刻进入偏转电场后水平击中A点,则偏转电场电压U0应该满足的条件为
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