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如圖所示為一種質譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成。已知:靜電分析器通道的半徑為R,均勻輻射電場的場強為E。磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感強度為B。問:(1)為了使位于A處電量為q、質量為m的離子,從靜止開始經加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,加速電場的電壓U應為多大?(2)離子由P點進入磁分析器后,最終打在乳膠片上的Q點,該點距入射點P多遠?

(1)(2)


解析:

(1)離子在加速電場中加速,根據動能定理有

    ①   (2分)

離子在輻向電場中做勻速圓周運動,電場力提供向心力,有

     ②    (2分)

解得        ③    (2分)

(2)離子在勻強磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,有

   ④      (3分)

由②、④式得                      ⑤    (2分)

                                       (1分)

練習冊系列答案
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(2013?淮安模擬)如圖所示為一種質譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成.若靜電分析器通道中心線的半徑為R,通道內均勻輻射電場在中心線處的電場強度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場,磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外.一質量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器,由P點垂直邊界進入磁分析器,最終打到膠片上的Q點.不計粒子重力.下列說法正確的是(  )

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(2010?河東區一模)如圖所示為一種質譜儀示意圖.由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成.若靜電分折器通道的半徑為R,均勻輻向電場的場強為E磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場.磁感強度為B,問:
(1)為了使位于A處電量為q、質量為m的離子(不計重力).從靜止開始經加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,加速電場的電壓U應為多大?
(2)離子由P點進入磁分析器后,最終打在乳膠片上的Q點,該點距入射點P多遠?

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(2011?門頭溝區一模)如圖所示為一種質譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器以及感光膠片組成.很細的靜電分析器的圓形通道半徑為R處,均勻輻向電場(場強方向指向圓心O)的場強大小為E.磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感強度為B.(帶電粒子所受的重力不計)
(1)為了使位于A處電量為q、質量為m的離子a,從靜止開始經加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,加速電場的電壓U應為多大?
(2)離子a由P點垂直磁場的邊界PQ進入磁分析器后,仍做圓周運動,最終打在乳膠片上的Q點,該點距入射點P多遠?
(3)如果離子b帶負電,離子b的比荷(q/m)是離子a比荷的2倍.現只保持加速電場的電壓U大小不變,要使從A點由靜止出發的離子b能夠打在QP的中點O'處,請分析說明加速電場、靜電分析器的均勻輻向電場和磁分析器的勻強磁場應該做怎樣的調整?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示為一種質譜儀的示意圖,由加速電場、靜電分析儀和磁分析儀組成.若靜電分析儀的通道半徑為R,均勻輻向電場沿通道線的場強大小為E,方向如圖所示:磁分析儀中有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度為B.忽略離子的重力,則:
(1)為了使位于A處的質量為m、電荷量為q的離子,從靜止開始經加速電場加速后,沿圖中的圓弧虛線通過靜電分析儀,加速電場的電壓U應為多大?
(2)離子由P點進入磁分析儀后,最終打在乳膠底片上的Q點,該點離入射點P多遠?
(3)若有一群離子從靜止開始通過質譜儀后打在同一點Q,則該群離子有什么共同點?

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(2008?東城區三模)如圖所示為一種質譜儀的示意圖,它由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成.磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度為B.帶電粒子在輻向電場中運動時,受到的電場力大小處處相等,方向始終指向圓心O.有一個所帶電荷量為q質量為m的離子,從加速電場的A處由靜止開始,經加速電場加速后,以一定的速度進入靜電分析器并沿圖中圓弧虛線運動,在P點離開靜電分析器進入磁分析器,最終打在乳膠片上的Q點.不計離子重力.若已知加速電場的電勢差為U,靜電分析器通道的半徑為R,圓心在O處.求:
(1)離子進入靜電分析器時速度的大小v;
(2)均勻輻向電場的場強E;
(3)PQ之間的距離L.

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