高三物理解答题中等难度题
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示为质谱仪的原理图,电荷量为、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后,进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E,方向水平向右。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射人偏转磁场。偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后,最终达到照相底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为B2,带电粒子的重力可忽略不计。求:
1.粒子从加速电场射出时速度的大小;
2.粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向;
3.带电粒子进入偏转磁场的G点到照相底片H点的距离L。
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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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(15分)甲图为质谱仪的原理图.带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片上的H点.测得G、H间的距离为 d,粒子的重力忽略不计.
(1)设粒子的电荷量为q,质量为m,试证明该粒子的比荷为:;
(2)若偏转磁场的区域为圆形,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变。要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长),求磁场区域的半径应满足的条件。
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某探究小组设计了一个质谱仪,其原理如图所示.一束电量均为,质量不同的带负电的粒子,经过电场加速后进入一速度选择器,从点进入一等腰直角三角形的有界磁场中,又从斜边射出.速度选择器中垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为,竖直向下的匀强电场强度为,有界磁场的磁感应强度为,直角边长为,为斜边的中点,两点相距为.求:
(1)带电粒子进入有界磁场的速度大小.
(2)带电粒子质量应满足的条件.
(3)打在斜边上Q点的带电粒子在磁场中运动的时间.
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如图是质谱仪的工作原理示意图,电荷量相同的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.平加速电场板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速度选择器下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是( )
A. 质谱仪是给同位素加速的工具
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,粒子的质量越小
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