(16分)一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L,且OM =L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到.
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取;)
高三物理计算题中等难度题
(16分)一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L,且OM =L。某次测量发现MN中左侧2/3区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧1/3区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到.
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取;)
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
一台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片的区域MN=L,且OM=L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏,检测不到离子,但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后,原本打在MQ的离子即可在QN检测到。
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m;
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域,求加速电压U的调节范围;
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整,求需要调节U的最少次数。(取lg2=0.301,lg3=0.477,lg5=0.699)
高三物理计算题困难题查看答案及解析
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
高三物理多选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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一台质谱仪的工作原理如图所示.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,经过加速后,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.
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在答题卡的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()到()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.
高三物理简答题极难题查看答案及解析
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.
高三物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示为一质谱仪的构造原理示意图,整个装置处于真空环境中,离子源可释放出质量相等、电荷量均为的离子.离子的初速度很小,可忽略不计.离子经、间电压为的电场加速后,从狭缝进入磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中,沿着半圆运动到照相底片上的点处,测得到的距离为.求:
()离子经电压为的电场加速后的动能;
()离子在磁场中运动时的动量大小;
()离子的质量.
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一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压力为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经过加速后,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.
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;
(2)在答题卡的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()到()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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