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(jìn)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(dá)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(dá)照相底片上的P1、P2位置(圖中末畫出)，求P1、P2間的距離△x。

(3)若第(2)小題中兩同位素離子同時進(jìn)入加速電場，求它們到達(dá)照相底片上的時間差△t(磁場邊界與靠近磁場邊界的極板間的距離忽略不計)．

（1） (2)  

(3)


解析:

(1)離子在電場中加速，由動能定理得  ① （1分）

  離子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：  ② （1分）

  而 ③ （1分）

由①②③式可得： ④（2分）

(2)由①②式可得粒子m1在磁場中的運動半徑是r1，則：  ⑤（1分）

對離子m2，同理得  ⑥  （1分）

∴照相底片上P1、P2間的距離  ⑦（2分）

(3)離子m1在電場中加速：⑧（2分）

對離子m2，同理得：⑨ （2分）

∴離子ml、m2到達(dá)照相底片上的時間差

⑩（3分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

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（電量為q，速度可看作為零），經(jīng)加速電場電壓U加速后垂直進(jìn)入有界勻強磁場，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，不計離子重力，則下列說法正確的是（　�。�

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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)生帶電量為q的某種正離子，離子射出時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子束流，然后垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達(dá)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，離子束流的電流為I．請回答下列問題：
（1）在時間t內(nèi)射到照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？
（2）單位時間穿過入口處S1離子束流的能量為多少？
（3）試證明這種離子的質(zhì)量為m=
qB28U
a2．

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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)加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強磁場，到達(dá)記錄它的照相底片P上，設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，則下列判斷正確的是（　　）

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質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量或分析同位素的重要設(shè)備，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（速度可視為零），經(jīng)MN間的加速電壓U加速后從小孔S1垂直于磁感線進(jìn)入勻強磁場，運轉(zhuǎn)半周后到達(dá)照相底片上的P點．設(shè)P到S1的距離為x，則（　�。�

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精英家教網(wǎng)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可以發(fā)出各種不同的正離子束，離子從S出來時速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過加速電場加速后垂直進(jìn)入有界勻強磁場（圖中線框所示），并沿著半圓周運動而到達(dá)照像底片上的P點，測得P點到入口處S的距離為x?（　�。�

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