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高中三年级物理

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    下图为一种质谱仪工作原理示意图。在以O为圆心,OH为对称轴,夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场。对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点。CM垂直磁场左边界于M,且OM=d。现有一正离子束以小发散角(纸面内)从C射出,这些离子在CM方向上的分速度均为v0。若该离子束中比荷为的离子都能汇聚到D,试求:
    (1)磁感应强度的大小和方向(提示:可考虑沿CM方向运动的离子为研究对象);
    (2)离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场,其轨道半径和在磁场中的运动时间;
    (3)线段CM的长度。

    本题信息:2008年重庆市高考真题物理计算题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “下图为一种质谱仪工作原理示意图。在以O为圆心,OH为对称轴,夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场。对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集...” 主要考查您对

质谱仪

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  • 质谱仪

质谱仪:

具有相同核电荷数而不同质量数的原子互称同位素,质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们质量的仪器,它由静电加速器、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成,它的结构原理如图所示。

如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的正离子(所受重力不计)。离子出来时速度很小(可忽略不计),经过电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,经过半个周期到达记录它的照相底片P上,测得它在P上的位置到入口处的距离为L,则 


联立求解得
因此,只要知道q、B、L与U,就可计算出带电粒子的质量m。


速度选择器:

(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直,这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来,所以叫做速度选择器,如图所示。
 
(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是,即,与带电粒子的质量,所带电荷的正负、电荷量均无关,只与速度有关。
(3)若,粒子向电场力方向偏,电场力做正功,粒子动能增加;,粒子向磁场力方向偏,电场力做负功,动能减少。


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