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高中三年级物理

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    如图所示为一质谱仪的构造原理示意图,整个装置处于真空环境中,离子源N可释放出质量相等、电荷 量均为q(q>0)的离子,离子的初速度很小,可忽略不计,离子经S1、S2间电压为U的电场加速后,从狭缝Sa进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,沿着半圆运动到照相底片上的P点处,测得P到S3的距离为x。求:
    (1)离子经电压为U的电场加速后的动能;
    (2)离子在磁场中运动时的动量大小;
    (3)离子的质量。

    本题信息:2011年北京期末题物理计算题难度极难 来源:宗萍
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本试题 “如图所示为一质谱仪的构造原理示意图,整个装置处于真空环境中,离子源N可释放出质量相等、电荷 量均为q(q>0)的离子,离子的初速度很小,可忽略不计,离子...” 主要考查您对

质谱仪

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 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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