質譜儀是一種分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示。離子源S產(chǎn)生質量為m、電荷量為q的鉀離子，離子出來時速度很小，可視為零。離子經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，經(jīng)半圓周到達照相底片上的P點。

(1)求粒子進入磁場時的速度；

(2)求P點到入口S1的距離x；

(3)在實驗過程中由于儀器不完善，加速電壓在平均值U附近變化U，求需要以多大相對精確度U/U維持加速電壓值，才能使鉀39、鉀41的同位素束在照相底片上不發(fā)生覆蓋。

 

【答案】

（1）? （2） ??????? （3）

【解析】

試題分析：（1）電場加速：?? 解得速度：

（2）磁場偏轉：??? 軌道半徑

距離x

（3）設鉀39、鉀41的質量分別為m1、m2，根據(jù)（2）問軌道半徑得

鉀39在磁場中的最大半徑

鉀41在磁場中的最小半徑

由題意知：即?

=

考點：本題考查質譜儀、帶電粒子在磁場中的運動

 

練習冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：

質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具．它的構造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生電荷量為q的某種正離子，離子產(chǎn)生時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子流，然后垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片P上．實驗測得，它在P上的位置到入口處S1的距離為a，離子流的電流為I．請回答下列問題：
（1）在時間t內(nèi)到達照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？
（2）單位時間內(nèi)穿過入口S1處離子流的能量為多大？
（3）試求這種離子的質量m？．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?黑龍江模擬）（按題目要求作答，寫出必要的文字說明、方程和式重要演算步驟，只寫出最后答案不得分）質譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具．其基本結構如圖所示，MIV是磁場邊界．質量為m電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從0點垂直MN邊界進人磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，速度方向與磁場方向垂直．最后打在MN邊界上的P點．設帶電粒子進入電場時的初速度為零且所受重力不計．
（1）試判斷該粒子帶何種電荷．
（2）求粒子進入磁場時的速率． 
（3）求OP間的距離．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

（按題目要求作答，寫出必要的文字說明、方程和式重要演算步驟，只寫出最后答案不得分）質譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具．其基本結構如圖所示，MIV是磁場邊界．質量為m電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從0點垂直MN邊界進人磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，速度方向與磁場方向垂直．最后打在MN邊界上的P點．設帶電粒子進入電場時的初速度為零且所受重力不計．
（1）試判斷該粒子帶何種電荷．
（2）求粒子進入磁場時的速率． 
（3）求OP間的距離．
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科目：高中物理 來源：2010年黑龍江省普通高中學業(yè)水平考試物理試卷（12月份）（解析版） 題型：解答題

（按題目要求作答，寫出必要的文字說明、方程和式重要演算步驟，只寫出最后答案不得分）質譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具．其基本結構如圖所示，MIV是磁場邊界．質量為m電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從0點垂直MN邊界進人磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，速度方向與磁場方向垂直．最后打在MN邊界上的P點．設帶電粒子進入電場時的初速度為零且所受重力不計．
（1）試判斷該粒子帶何種電荷．
（2）求粒子進入磁場時的速率． 
（3）求OP間的距離．

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