练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示．加速电场的电压为U，静电分析器中有辐向会聚电场，即与圆心O1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1；磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行．由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器．而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器．测量出Q点与圆心O2的距离为d，位于Q点正下方的收集器入口离Q点的距离为
    d
    2
    ．（题中的U、m、q、R、d都为已知量）
    （1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
    （2）求磁分析器中磁感应强度B的大小；
    （3）现将离子换成质量为4m，电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变．磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离．
    （1）设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速的过程中，
    由动能定理得：qU=
    1
    2
    mv2
    离子在静电分析器中做匀速圆周运动，
    根据牛顿第二定律有：qE=
    mv2
    R

    联立两式，解得：E=
    2U
    R

    （2）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，
    由牛顿第二定律有：qvB=
    mv2
    r

    由题意可知，圆周运动的轨道半径为：r=d
    故解得：B=
    1
    d
    2mU
    q
    ，由左手定则判断得，磁场方向垂直纸面向外．
    （3）另一正离子经电场加速后的速度v′=
    v
    2

    可得磁场中运动的半径：r′=2d
    故水平向右移动的距离为：
    		3
    d+
    d
    2
    cot60°-d    =（
    7
    		3
    6
    -1    ）d
    答：（1）静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小为
    2U
    R
    ；（2）磁分析器中磁感应强度B的大小为
    1
    d
    2mU
    q
    ；（3）收集器水平移动的距离为（
    7
    		3
    6
    -1    ）d．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题


    （1）粒子进入磁场B2时的速度v；
    （2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：多选题

    如图所示，正方形区域ABCD内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，三个完全相同的带电粒子a、b、c分别以大小不同的初速度va、vb、vc从A点沿图示方向射入该磁场区域，经磁场偏转后粒子a、b、c分别从BC边中点、CD边中点、AD边中点射出．若ta、tb、tc分别表示粒子a、b、c在磁场中的运动时间．则以下判断正确的是（　　）
    A．va＜vb＜vcB．vc＜vb＜vaC．ta＜tb＜tcD．ta=tb＜tc

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

    一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S0进入匀强磁场B2，在磁场B2中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是（　　）
    A．速度选择器的P1极板带负电
    B．粒子1带正电
    C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于
    E
    B1
    D．粒子2的比荷
    q
    m
    的绝对值最大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    如图所示，一带电粒子以某一速度在竖直平面内做直线运动，经过一段时间后进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场（图中未画出磁场区域），粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场，电场强度大小为E，方向竖直向上．当粒子穿出电场时速度大小变为原来的
    		2
    倍，已知带电粒子的质量为m，电量为q，重力不计．粒子进入磁场时的速度如图所示与水平方向60°角．试解答：
    （1）粒子带什么性质的电？
    （2）带电粒子在磁场中运动时速度多大？
    （3）圆形磁场区域的最小面积为多大？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    如图1所示的装置是由加速器、电场偏转器和磁场偏转器构成．加速器两板a、b间加图2所示变化电压uab，水平放置的电场偏转器两板间加恒定电压U0，极板长度为l，板间距离为d，磁场偏转器中分布着垂直纸面向里的左右有界、上下无界的匀强磁场B，磁场的宽度为D．许多质量为m、带电量为+q的粒子从静止开始，经过加速器加速后从与电场偏转器上板距离为
    2d
    3
    的位置水平射入．已知：U0=1000V，B=
    		3
    6
    T，粒子的比荷
    q
    m
    =8×107C/kg，粒子在加速器中运动时间远小于Uab的周期，粒子经电场偏转后沿竖直方向的位移为y，速度方向与水平方向的夹角为θ，y与tanθ的关系图象如图3所示．不考虑粒子受到的重力．
    （1）求电场偏转器极板间距离d和极板长度l；
    （2）为使从电场偏转器下极板边缘飞出的粒子不从磁场区域右侧飞出，求磁场宽度D的最小值，并求出该粒子在两个偏转器中运动的总时间；
    （3）求哪些时刻进入加速器的粒子能够进入磁场区域．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：多选题

    如图，在半径为R的圆内，有一磁感应强度为B的向外的匀强磁场，一质量为m，电量为q的粒子（不计重力），从A点对着圆心方向垂直射入磁场，从C点飞出，则（　　）
    A．粒子的轨道半径为R
    B．粒子的轨道半径为
    		3
    R
    C．粒子在磁场中运动的时间为
    2πm
    3Bq
    D．粒子在磁场中运动的时间为
    πm
    3Bq

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    如图所示，在y轴的右方有一匀强磁场，磁感强度为B，方向垂直纸面向外．在x轴的下方，有一匀强电场，场强为E，方向平行x轴向左．有一绝缘板放置有y轴处，且与纸面垂直．现在一质量为m，带电量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直于绝缘板的方向从A处直线穿过绝缘板，而后从x轴的K处以与x车正向夹角为60°的方向进入电场和磁场迭加的区域，最后到达y轴上的C点．已知OD长为L，不计粒于重力，粒子穿过绝缘板后电量不变，求：
    （1）粒子经过绝缘板时损失的动能；
    （2）粒子到达C点时的速度大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：不详 题型：填空题

    在某匀强磁场中，有两个电子以不同的速率在做匀速圆周运动．它们受到的洛伦兹力方向______跟速度方向垂直（选填“一定”或“不一定”）；它们受到的洛伦兹力大小一定______，做圆周运动的半径一定______，周期一定______（以上三空选填“相等”或“不相等”）．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案