如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下,磁感应强度B1的方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B2的方向垂

如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下,磁感应强度B1的方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B2的方向垂

题型:不详难度:来源:
如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图。速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下,磁感应强度B1的方向垂直纸面向里,分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外。在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中,若m=m<m=m,v<v=v<v,在不计重力的情况下,则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是(   )
A.甲、乙、丙、丁B.甲、丁、乙、丙
C.丙、丁、乙、甲D.甲、乙、丁、丙

答案
B
解析

试题分析:四种粒子,只有两个粒子通过速度选择器,只有速度满足,,才能通过速度选择器.所以通过速度选择器进入磁场的粒子是乙和丙,根据,乙的质量小于丙的质量,所以乙的半径小于丙的半径,则乙打在P3点,丙打在P4点.甲的速度小于乙的速度,即小于,洛伦兹力小于电场力,粒子向下偏转,打在P1点.丁的速度大于乙的速度,即大于,洛伦兹力大于电场力,粒子向上偏转,打在P2点,故B正确,A、C、D错误。
举一反三
如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场B′,最终打在A1A2上.下列表述正确的是

A.粒子带负电
B.所有打在A1A2上的粒子,在磁场B′中运动时间都相同
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大
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美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使带电粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量。如图所示为改进后的回旋加速器的示意图,其中距离很小的盒缝间的加速电场的场强大小恒定,且被限制在A、C板间,带电粒子从P0处静止释放,并沿电场线方向进入加速电场,经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对于这种回旋加速器,下列说法正确的是

A.带电粒子每运动一周被加速一次
B.P1P2=P2P3
C.粒子能达到的最大速度与D形盒的尺寸无关
D.加速电场的方向需要做周期性的变化
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图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个“D”形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源两极相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法正确的是

A.在Ek—t图中应有(t2-t1)>(t3-t2)>(t4-t3)>……(tn-tn-1
B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1
C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径
D.在磁感应强度B、“D”形盒半径R、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加速次数越多,粒子的最大动能一定越大
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关于物理原理在技术上的应用,下列说法中正确的是(  )
A.利用回旋加速器加速粒子时,通过增大半径,可以使粒子的速度超过光速
B.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
C.用双缝干涉测光波的波长时,若减小双缝间的距离,则同种光波的相邻明条纹间距将减小
D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

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(8分)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零),经加速电场(加速电场极板间的距离为d、电势差为U)加速,然后垂直进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中做匀速圆周运动,最后到达记录它的照相底片P上.设离子在P上的位置与入口处S1之间的距离为x。

(1)求该离子的荷质比
(2)若离子源产生的是带电量为q、质量为m1和m2的同位素离子(m1>m2),它们分别到达照相底片上的P1、P2位置(图中末画出),求P1、P2间的距离△x。
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