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高中三年级物理

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    如图所示为一种质谱仪示意图,位于A处电荷量为q、质量为m的离子(重力不计),从静止开始经加速电场加速后沿图中虚线做匀速圆周运动通过静电分析器,再由P点进入磁分析器后,最终打在乳胶片上的Q点。已知静电分析器通道的半径为R,均匀辐射电场的场强为E磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁 场,磁感应强度为B。求:
    (1)离子在静电分析器中做匀速圆周运动的速度大小;
    (2)加速电场的电压U;
    (3)P,Q两点间的距离。

    本题信息:2011年浙江省模拟题物理计算题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “如图所示为一种质谱仪示意图,位于A处电荷量为q、质量为m的离子(重力不计),从静止开始经加速电场加速后沿图中虚线做匀速圆周运动通过静电分析器,再由P点...” 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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