质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,加速电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2.今有一质量
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质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,加速电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2.今有一质量
题型:丰台区
难度:
来源:
质谱仪原理如图所示,a为粒子加速器,加速电压为U
1
;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B
1
,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B
2
.今有一质量为m,电荷量为+q的带电粒子,经加速后,该粒子恰能沿直线通过速度选择器.粒子从O点进入分离器后在洛伦兹方的作用下做半个圆周运动后打到底片上并被接收,形成一个细条纹,测出条纹到O点的距离为L.求:
(1)粒子离开加速器的速度大小v?
(2)速度选择器的电压U
2
?
(3)该带电粒子荷质比
q
m
的表达式.
答案
(1)粒子经加速电场U
1
加速,获得速度V,由动能定理得:
qU
1
=
1
2
mv
2
解得v=
2q
U
1
m
故粒子的速度为
2q
U
1
m
.
(2)在速度选择器中作匀速直线运动,电场力与洛仑兹力平衡得
Eq=qvB
1
即
U
2
d
q=qvB
1
U
2
=B
1
dv=B
1
d
2q
U
1
m
故速度选择器的电压U
2
为B
1
d
2q
U
1
m
.
(3)在B
2
中作圆周运动,洛仑兹力提供向心力,有qvB
2
=m
v
2
R
,
R=
mv
q
B
2
=
m
q
B
2
2q
U
1
m
.
又
R=
L
2
,
由以上两式,解得:
q
m
=
8
U
1
B
22
L
2
答:(1)粒子离开加速器的速度大小为
2q
U
1
m
;
(2)速度选择器的电压为B
1
d
2q
U
1
m
.;
(3)该带电粒子荷质比
q
m
的表达式为得:
q
m
=
8
U
1
B
22
L
2
.
举一反三
有关回旋加速器说法正确的是( )
A.加速不同的粒子可以用同一磁场
B.加速不同的粒子都用同一交变电源
C.交变电压的频率是
qB
2πm
D.不同粒子最终从回旋加速器出来时最大动能相同
题型:苍山县模拟
难度:
|
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如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置.其核心部分是两个D形金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的( )
A.加速的次数
B.加速电压的大小
C.金属盒的半径
D.匀强磁场的磁感应强度
题型:南通二模
难度:
|
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1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是( )
A.该束带电粒子带负电
B.速度选择器的P
1
极板带正电
C.在B
2
磁场中运动半径越大的粒子,质量越大
D.在B
2
磁场中运动半径越大的粒子,荷质比q/m越大
题型:不详
难度:
|
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关于回旋加速器加速带电粒子使其所获得的能量,下列说法正确的是( )
①与加速器的半径有关,半径越大,能量越大
②与加速器的磁场有关,磁感应强度越大,能量越大
③与加速器的电场有关,电场强度越大,能量越大
④与带电粒子的质量、电量均有关,质量和电量越大,能量越大.
A.①②
B.①③
C.①②④
D.①②③④
题型:不详
难度:
|
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如图所示为质谱仪的原理图,A为粒子加速器,电压为U
1
;B为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B
1
,板间距离为d;C为偏转分离器,磁感应强度为B
2
.今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后,恰好通过速度选择器,进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动,求:
(1)粒子的速度v
(2)速度选择器的电压U
2
(3)粒子在B
2
磁场中做匀速圆周运动的半径R.
题型:不详
难度:
|
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