如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成:粒子源N;P、Q間的加速電場(chǎng);靜電分析器,即中心線(xiàn)半徑為R的四分之一圓形通道,通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng),方向沿徑向指向圓心O,且與圓心O等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等;磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外;膠片M.由粒子源發(fā)出的不同帶電粒子,經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器,某些粒子能沿中心線(xiàn)通過(guò)靜電分析器并經(jīng)小孔S垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng),最終打到膠片上的某點(diǎn).粒子從粒子源發(fā)出時(shí)的初速度不同,不計(jì)粒子所受重力.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小一定相等
B.從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能一定相等
C.打到膠片上同一點(diǎn)的粒子速度大小一定相等
D.打到膠片上位置距離O點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子,比荷越大

直線(xiàn)加速過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:
qU=
1
2
mv2

電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過(guò)程,根據(jù)牛頓第二定律,有:
qE=m
v2
R

磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過(guò)程,根據(jù)牛頓第二定律,有:
qvB=m
v2
r

A、由①②解得:
v=
2qU
m

R=
2U
E

由⑤式,只要滿(mǎn)足R=
2U
E
,所有粒子都可以在弧形電場(chǎng)區(qū)通過(guò);
由④式,比荷不同的粒子從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小一定不同,故A錯(cuò)誤;
B、由①式,從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能為qU,故不同電量的粒子的動(dòng)能不同,故B錯(cuò)誤;
C、由③④解得:r=
1
B
2mU
q
,打到膠片上同一點(diǎn)的粒子的比荷一定相等;
由④式,比荷相同,故粒子的速度相同,故C正確;
D、由③④解得:r=
1
B
2mU
q
,故打到膠片上位置距離O點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子,比荷越小,故D錯(cuò)誤;
故選:C.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

已知某一帶負(fù)電的粒子以以速度V0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,有界磁場(chǎng)的寬度為d,粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)速度的方向變化了30°,﹙粒子的重力不計(jì)﹚求:
(1)該粒子的比荷.
(2)粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間.﹙結(jié)果均用d、B、V0表示﹚

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,左側(cè)為兩間距d=10cm的平行金屬板,加上電壓;中間用虛線(xiàn)框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,三角形底點(diǎn)A與下金屬板平齊,AB邊的中點(diǎn)P恰好在上金屬板的右端點(diǎn);三角形區(qū)域AC右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.現(xiàn)從左端沿中心軸線(xiàn)方向以v0射入一個(gè)重力不計(jì)的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=1.0×10-10kg,帶電荷量q=-1.0×10-4C;帶電粒子恰好從P點(diǎn)垂直AB邊以速度v=2×105m/s進(jìn)入磁場(chǎng),則
(1)求帶電微粒的初速度v0;
(2)若帶電微粒第一次垂直穿過(guò)AC,則求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1及第一次在B1中飛行時(shí)間;
(3)帶電微粒再次經(jīng)AC邊回到磁場(chǎng)B1后,求
B2
B1
的取值在什么范圍可以使帶電微粒只能從BC邊穿出?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖,在半徑為R=
mv0
qB
的圓形區(qū)域內(nèi)有水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板MN.帶正電粒子從圓弧頂點(diǎn)P以速率v0平行于紙面進(jìn)入磁場(chǎng),已知粒子質(zhì)量為m,電量為q,粒子重力不計(jì).若粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(  )
A.粒子一定沿半徑方向射出
B.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
πm
2qB
C.若粒子速率變?yōu)?v0,穿出磁場(chǎng)后一定垂直打到感光板MN上
D.粒子以速度v0從P點(diǎn)以任意方向射入磁場(chǎng),離開(kāi)磁場(chǎng)后一定垂直打在感光板MN上

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的理想邊界,一束電子(電量為e,質(zhì)量為m,重力不計(jì))由靜止?fàn)顟B(tài)從P點(diǎn)經(jīng)過(guò)Ⅰ、Ⅱ間的電場(chǎng)加速后垂直到達(dá)邊界Ⅱ的Q點(diǎn).勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)邊界寬度為d,電子從磁場(chǎng)邊界Ⅲ穿出時(shí)的速度方向與電子原來(lái)的入射方向夾角為30°.求:
(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(2)若改變PQ間的電勢(shì)差,使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出,則此時(shí)PQ間的電勢(shì)差U是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,在xoy平面內(nèi)y軸與MN邊界之間有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),y軸左側(cè)和MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN邊界與y軸平行且間距保持不變.一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸負(fù)方向射入磁場(chǎng),每次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間均為t0,粒子重力不計(jì).
(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B.
(2)若t=5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)O,求電場(chǎng)區(qū)域的寬度d和此時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E0
(3)若帶電粒子能夠回到原點(diǎn)0,則電場(chǎng)強(qiáng)度E應(yīng)滿(mǎn)足什么條件?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖,帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)的相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng).下列表述正確的是(  )
A.速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外
B.加速電場(chǎng)的電壓越大,能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率越大
C.能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于
B
E
D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的荷質(zhì)比越大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置,如圖為回旋加速器的示意圖.D1、D2是兩個(gè)中空的鋁制半圓形金屬扁盒,在兩個(gè)D形盒正中間開(kāi)有一條狹縫,兩個(gè)D形盒接在高頻交流電源上.在D1盒中心A處有粒子源,產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場(chǎng)加速后進(jìn)入D2盒中.兩個(gè)D形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,帶電粒子在磁場(chǎng)力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周后,再次到達(dá)兩盒間的狹縫,控制交流電源電壓的周期,保證帶電粒子經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)再次被加速.如此,粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中一次一次地經(jīng)過(guò)狹縫,一次一次地被加速,速度越來(lái)越大,運(yùn)動(dòng)半徑也越來(lái)越大,最后到達(dá)D形盒的邊緣,沿切線(xiàn)方向以最大速度被導(dǎo)出.已知帶電粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)狹縫間電壓大小恒為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D形盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d.設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零,不計(jì)粒子受到的重力,求:
(1)帶電粒子能被加速的最大動(dòng)能Ek
(2)帶電粒子在D2盒中第n個(gè)半圓的半徑;
(3)若帶電粒子束從回旋加速器輸出時(shí)形成的等效電流為I,求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率
.
P

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器,其原理如圖所示,這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說(shuō)法正確的是(  )
A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器
B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器
C.離子從磁場(chǎng)中獲得能量
D.離子從電場(chǎng)中獲得能量

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案