圖4是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖.設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變?yōu)檎粌r(jià)的分子離子.分子離子從狹縫S1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過(guò)狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ.最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細(xì)線.若測(cè)得細(xì)線到狹縫S3的距離為d，試導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式.

圖4
以m、e表示離子的質(zhì)量和電荷量，以v表示離子從狹縫S2射出時(shí)的速度，在電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理可得:射入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得:式中R為圓的半徑，且有:d=2R,解得:
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：單選題

回旋加速器主體部分是兩個(gè)D形金屬盒。兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示。在粒子質(zhì)量不變和D形盒外徑R固定的情況下，下列說(shuō)法正確的是（     ）
A．粒子每次在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的時(shí)間隨著加速次數(shù)的增加而增大
B．粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)每次獲得的能量相同
C．增大高頻交流的電壓，則可以增大粒子最后偏轉(zhuǎn)出D形盒時(shí)的動(dòng)能
D．將磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，則可以增大粒子最后偏轉(zhuǎn)出D形盒時(shí)的動(dòng)能

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

下圖是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子a、b經(jīng)電壓U加速（在A點(diǎn)初速度為零）后，進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后分別打在感光板S上的x1、x2處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b所通過(guò)的路徑，則  
A．a(chǎn)的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量
B．a(chǎn)的電荷量一定大于b的電荷量
C．a(chǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于b運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
D．a(chǎn)的比荷大于b的比荷

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲的能量（   ）
A．與加速器的半徑有關(guān), 半徑越大, 能量越大
B．與加速器的磁場(chǎng)有關(guān), 磁場(chǎng)越強(qiáng), 能量越大?
C．與加速器的電場(chǎng)有關(guān), 電場(chǎng)越強(qiáng), 能量越大
D．與帶電粒子的質(zhì)量和電量均有關(guān), 質(zhì)量和電量越大, 能量越大?

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）質(zhì)譜儀原理如圖，a為粒子加速器電壓為u1，b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感強(qiáng)度為B1，板間距離為d，c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感強(qiáng)度為B2，今有一質(zhì)量為m，電量為+e的電子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該離子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求：
（1）粒子的速率v
（2）速度選擇器的電壓u2
（3）粒子在B2的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。已知：靜電分析器通道的半徑為R，均勻輻射電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E。磁分析器中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B。問(wèn)：（1）為了使位于A處電量為q、質(zhì)量為m的離子，從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器，加速電場(chǎng)的電壓U應(yīng)為多大？（2）離子由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器后，最終打在乳膠片上的Q點(diǎn)，該點(diǎn)距入射點(diǎn)P多遠(yuǎn)？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在某空間建立一坐標(biāo)xoy，其間充滿著x正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E =2.0V/m和垂直xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=2.5T。今有一帶負(fù)電微粒質(zhì)量 kg，電量q=-5×10-7  C。在該空間恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求：

（1）試分析該題中重力可否忽略不計(jì)（需通過(guò)計(jì)算說(shuō)明）。
（2）該微粒運(yùn)動(dòng)的速度。
（3）若該微粒飛經(jīng)y軸的某點(diǎn)M時(shí)，突然將磁場(chǎng)撤去而只保留電場(chǎng)，則微粒將再次經(jīng)過(guò)y軸的N點(diǎn)，則微粒從M到N運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多長(zhǎng)，M、N兩點(diǎn)間的距離為多大？（圖中M、N在坐標(biāo)上未標(biāo)出）

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況．以下說(shuō)法中正確的（   ）
A．將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面對(duì)，UH將變大
B．在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
C．在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
D．改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，平行板電容器上板M帶正電，兩板間電壓恒為U，極板長(zhǎng)為（1+）d，板間距離為2d，在兩板間有一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)邊界與兩板及右側(cè)邊緣線相切，P點(diǎn)是磁場(chǎng)邊界與下板N的切點(diǎn)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，現(xiàn)有一帶電微粒從板的左側(cè)進(jìn)入磁場(chǎng)，若微粒從兩板的正中間以大小為v0水平速度進(jìn)入板間電場(chǎng)，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)圓形磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在P點(diǎn)。

（1）判斷微粒的帶電性質(zhì)并求其電荷量與質(zhì)量的比值；
（2）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（3）若帶電微粒從M板左側(cè)邊緣沿正對(duì)磁場(chǎng)圓心的方向射入板間電場(chǎng)，要使微粒不與兩板相碰并從極板左側(cè)射出，求微粒入射速度的大小范圍。

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