如图所示为某质谱仪的构造原理图。现让质量为m、电荷量为q、初速度为零的粒子,经加速电压为U的加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强电场和磁感应强度为
的匀强磁场(图中均未画出)。该粒子恰能沿直线通过,并从平板S上的狭缝P进入磁感应强度为
、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场中,在磁场中运动一段时间后,最终打在照相底片上的A点。底片厚度可忽略不计,且与平板S重合。空气阻力、粒子所受的重力均忽略不计。求:
(1)带电粒子进入速度选择器时的速率
;
(2)速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E;
(3)照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。
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(1)带电粒子进入速度选择器时的速率
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(2)速度选择器中匀强电场的电场强度的大小E;
(3)照相底片上A点与狭缝P之间的距离L。
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更新时间:2023-01-06 09:10:35
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【知识点】 基于速度选择器的质谱仪
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【推荐1】如图所示,电容器两极板相距为d,两板间电压为U,极板间的匀强磁场的磁感应强度为B1,一束电荷量相同的带电的粒子从图示方向射入电容器,沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场,结果分别打在a、b两点,两点间距离为△R。设粒子所带电量均为q,且不计粒子所受重力,问:
(1)带电粒子的电性是正电荷还是负电荷?
(2)打在a、b两点的粒子的质量之差△m是多少?
(1)带电粒子的电性是正电荷还是负电荷?
(2)打在a、b两点的粒子的质量之差△m是多少?
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【推荐2】如图是质谱仪的工作原理示意图.其中速度选择器内的磁场与电场相互垂直,磁场的磁感应强度为B1,方向垂直纸面向里.两极板间的距离为d,通过调节两极板间的电势差,可使不同速度的带电粒子沿直线通过速度选择器.带电粒子通过速度选择器之后,从O点垂直于磁场方向射入磁感应强度为B2的匀强磁场,经历半个圆周打在照相底片上.一束电荷量均为q的带电粒子射入速度选择器,当两极板间的电势差为U时,一部分粒子打到照相底片的A点;当两极板间的电势差为3U是,另一部分粒子打到照相底片的C点.经过测量O、A之间的距是A、C之间的距离的两倍.不计粒子重力.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/31/aaaf0c56-1a7b-41dd-b37b-343cf86257b5.png?resizew=218)
(1)上述两部分粒子的速度之比;
(2)上述两部分粒子的质量之比;
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/31/aaaf0c56-1a7b-41dd-b37b-343cf86257b5.png?resizew=218)
(1)上述两部分粒子的速度之比;
(2)上述两部分粒子的质量之比;
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适中
(0.65)
【推荐3】质谱仪的工作原理示意图如图所示,它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。速度选择器由两块水平放置的金属板构成,两金属板分别与电源的两极相连,两金属板间匀强电场的场强大小为E,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里。偏转磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为B2,方向垂直纸面向外。一束带正电的电量为q的粒子从狭缝O1射入,恰能沿直线通过速度选择器,从磁场边界上的O2点垂直磁场方向射入偏转磁场,经历半个圆周打在照相底片上的A点,测得O2和A点之间的距离为L。粒子所受重力及粒子间的相互作用均可忽略。
(1)判断速度选择器的上、下两金属板哪端应接电源正极?求带电粒子从速度选择器射出时的速度大小
;
(2)求带电粒子的质量m;
(3)另外一束带电量相同的粒子也从狭缝O1射入,保持装置的其他条件不变,粒子最终打在照相底片上的C点,O2和C点之间的距离小于L。比较这两束粒子,说明你能得到的一个结论,并阐述理由。
(1)判断速度选择器的上、下两金属板哪端应接电源正极?求带电粒子从速度选择器射出时的速度大小
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(2)求带电粒子的质量m;
(3)另外一束带电量相同的粒子也从狭缝O1射入,保持装置的其他条件不变,粒子最终打在照相底片上的C点,O2和C点之间的距离小于L。比较这两束粒子,说明你能得到的一个结论,并阐述理由。
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