(8分)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖所示.離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零),經(jīng)加速電場(加速電場極板間的距離為d、電勢差為U)加速,然后垂直進入磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中做勻速圓周運動,最后到達記錄它的照相底片P上.設(shè)離子在P上的位置與入口處S1之間的距離為x。

(1)求該離子的荷質(zhì)比
(2)若離子源產(chǎn)生的是帶電量為q、質(zhì)量為m1和m2的同位素離子(m1>m2),它們分別到達照相底片上的P1、P2位置(圖中末畫出),求P1、P2間的距離△x。
(1)   (2)

試題分析:(1)離子在電場中加速,由動能定理得
離子在磁場中做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得:
由①②式可得:
(2)由①②式可得粒子m1在磁場中的運動半徑是r1,則:
對離子m2,同理得
∴照相底片上P1、P2間的距離:
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在虛線所包圍的圓形區(qū)域內(nèi),有方向垂直于圓面向里的勻強磁場,從磁場邊緣的A點沿半徑方向射入一束速率不同的質(zhì)子,這些粒子在磁場里運動的過程中,下列結(jié)論中正確的是( 。
A.運動時間越長的,其軌跡越長
B.運動時間越短的,射出磁場的速率越小
C.在磁場中偏轉(zhuǎn)越小的,運動時間越短
D.所有質(zhì)子在磁場里運動時間均相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,區(qū)域Ⅰ內(nèi)有與水平方向成45°角的勻強電場E1,區(qū)域?qū)挾葹閐1,區(qū)域Ⅱ內(nèi)有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E2,區(qū)域?qū)挾葹閐2,磁場方向垂直紙面向里,電場方向豎直向下.一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點,由靜止釋放后水平向右做直線運動,進入?yún)^(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運動,從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點穿出,其速度方向改變了60°,重力加速度為g,求:
(1)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強電場的電場強度E1、E2的大?
(2)區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小.
(3)微粒從P運動到Q的時間有多長?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示為一種改進后的回旋加速器示意圖.半徑為R的兩個中空D形盒,處于垂直于盒面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.兩D形盒左端狹縫處放置一場強恒定的加速電場.帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場,經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動,接著又從P0處進入A、C板間,如此反復(fù),最后從D形盒右側(cè)的邊緣飛出.對于這種改進后的回旋加速器,帶電粒子每運動一周被加速______次.若被加速的帶電粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,則粒子的最大速度vm=______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于回旋粒子加速器,下列說法正確的是( 。
①加速器中的電場和磁場都可以使帶電粒子加速
②加速器的半徑越大粒子從加速器射出時能量越大
⑨加速電場的電壓越大粒子從加速器射出時能量越大
④加速器中的磁感強度越大粒子從加速器射出時能量越大.
A.①②B.①③C.②③D.②④

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示為質(zhì)譜儀測定帶電粒子質(zhì)量的裝置的示意圖。速度選擇器(也稱濾速器)中場強E的方向豎直向下,磁感應(yīng)強度B1的方向垂直紙面向里,分離器中磁感應(yīng)強度B2的方向垂直紙面向外。在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和B1入射到速度選擇器中,若m=m<m=m,v<v=v<v,在不計重力的情況下,則分別打在P1、P2、P3、P4四點的離子分別是(   )
A.甲、乙、丙、丁B.甲、丁、乙、丙
C.丙、丁、乙、甲D.甲、乙、丁、丙

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒,在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源相連.帶電粒子在運動中的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列判斷正確的是(    ) 
A.從Ek-t圖可知,要想粒子獲得的最大動能越大,則要求D形盒的面積也越大
B.在Ek-t圖中應(yīng)有t4-t3=t3-t2=t2-t1
C.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1
D.從Ek-t圖可知,粒子加速次數(shù)越多,粒子的最大動能一定越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置,環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小可調(diào)的均勻磁場(環(huán)形區(qū)域的寬度非常。。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板,原來電勢均為零,每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進入AB之間時,A板電勢升高為+U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時,A板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大,而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變。(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R) 下列說法正確的是

A.粒子從A板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速,繞行n圈后回到A板時獲得的總動能為2nqU
B.粒子在繞行的整個過程中,每一圈的運動時間不變
C.為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動,磁場的磁感應(yīng)強度大小必須周期性遞減
D.粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強度為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個D型金屬盒,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源相連,F(xiàn)分別加速氘核(H)和氦核(He)。下列說法中正確的是
A.它們的最大速度相同
B.它們的最大動能相同
C.它們在D形盒內(nèi)運動的周期相同
D.僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能

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