图4是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变为正一价的分子离子.分子离子
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图4是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变为正一价的分子离子.分子离子
题型:不详
难度:
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图4是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图.设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器
A
中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变为正一价的分子离子.分子离子从狭缝
S
1
以很小的速度进入电压为
U
的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝
S
2
、
S
3
射入磁感应强度为
B
的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面
PQ
.最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝
S
3
的细线.若测得细线到狭缝
S
3
的距离为
d
,试导出分子离子的质量
m
的表达式.
图4
答案
解析
以
m
、
e
表示离子的质量和电荷量,以
v
表示离子从狭缝
S
2
射出时的速度,在电场中,由动能定理可得:
射入磁场后,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得:
式中
R
为圆的半径,且有:
d
=2
R
,解得:
举一反三
如图所示,回旋加速器D形盒的半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B.一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速.根据回旋加速器的这些数据,估算出该粒子离开加速器时获得的动能为________________.
题型:不详
难度:
|
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如图回旋加速器的
D
形盒半径为
R
,用来加速质量为
m
,带电量为
q
的质子,使质子由静止加速到具有能量为
E
后,由
A
孔射出,求:
(
1
)加速器中匀强磁场
B
的方向和大小.
(
2
)设两
D
形盒间的距离为
d
,其间电压为
U
,则加速到上述能量所需回旋周数是多少?
(
3
)加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间).
题型:不详
难度:
|
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用回旋加速器加速质子,为了使质子获得的动能增大为原来的4倍,可以( )
A.将D型金属盒的半径增大为原来的2倍
B.将磁场的磁感应强度增大为原来的4倍
C.将加速电场的电压增大为原来的4倍
D.将加速电场的频率增大为原来的4倍
题型:不详
难度:
|
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欧洲强子对撞机在2010年初重新启动,并取得了将质子加速到1.18万亿ev的阶段成果,为实现质子对撞打下了坚实的基础。质子经过直线加速器加速后进入半径一定的环形加速器,在环形加速器中,质子每次经过位置
A
时都会被加速(图1),当质子的速度达到要求后,再将它们分成两束引导到对撞轨道中,在对撞轨道中两束质子沿相反方向做匀速圆周运动,并最终实现对撞 (图2)。质子是在磁场的作用下才得以做圆周运动的。下列说法中正确的是( )
A.质子在环形加速器中运动时,轨道所处位置的磁场会逐渐减小
B.质子在环形加速器中运动时,轨道所处位置的磁场始终保持不变
C.质子在对撞轨道中运动时,轨道所处位置的磁场会逐渐减小
D.质子在对撞轨道中运动时,轨道所处位置的磁场始终保持不变
题型:不详
难度:
|
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(10分)质谱仪原理如图,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,磁感强度为
B
1
,板间距离为
d
,
c
为偏转分离器,磁感强度为
B
2
,今有一质量为
m
,电量为+
e
的电子(不计重力),经加速后,该离子恰能通过速度选择器,粒子进入分离器后做匀速圆周运动,求:
(1)粒子的速率
v
(2)速度选择器的电压
u
2
(3)粒子在B
2
的磁场中做匀速圆周运动的半径
R
题型:不详
难度:
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