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    质谱仪是一种分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源S产生质量为m、电荷量为q的钾离子，离子出来时速度很小，可视为零。离子经过电势差为U的电场加速后，沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，经半圆周到达照相底片上的P点。

    (1)求粒子进入磁场时的速度；

    (2)求P点到入口S1的距离x；

    (3)在实验过程中由于仪器不完善，加速电压在平均值U附近变化U，求需要以多大相对精确度U/U维持加速电压值，才能使钾39、钾41的同位素束在照相底片上不发生覆盖。

     

    【答案】

    （1）? （2） ??????? （3）

    【解析】

    试题分析：（1）电场加速：?? 解得速度：

    （2）磁场偏转：??? 轨道半径

    距离x

    （3）设钾39、钾41的质量分别为m1、m2，根据（2）问轨道半径得

    钾39在磁场中的最大半径

    钾41在磁场中的最小半径

    由题意知：即?

    =

    考点：本题考查质谱仪、带电粒子在磁场中的运动

     

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    （1）在时间t内到达照相底片P上的离子的数目为多少？
    （2）单位时间内穿过入口S1处离子流的能量为多大？
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    （1）试判断该粒子带何种电荷．
    （2）求粒子进入磁场时的速率． 
    （3）求OP间的距离．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    （按题目要求作答，写出必要的文字说明、方程和式重要演算步骤，只写出最后答案不得分）质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．其基本结构如图所示，MIV是磁场边界．质量为m电荷量为q的带电粒子，经电势差为U的电场加速后，从0点垂直MN边界进人磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，速度方向与磁场方向垂直．最后打在MN边界上的P点．设带电粒子进入电场时的初速度为零且所受重力不计．
    （1）试判断该粒子带何种电荷．
    （2）求粒子进入磁场时的速率． 
    （3）求OP间的距离．
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    科目：高中物理 来源：2010年黑龙江省普通高中学业水平考试物理试卷（12月份）（解析版） 题型：解答题

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    （1）试判断该粒子带何种电荷．
    （2）求粒子进入磁场时的速率． 
    （3）求OP间的距离．

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