如圖為某種質(zhì)譜儀的截面示意圖,該質(zhì)譜儀由加速電場(chǎng)、電磁分析器、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以及收集板組成。離子源O不斷地逸出初速為零的負(fù)離子束,經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿電磁分析器的兩平行金屬板中線飛入電磁分析器,負(fù)離子束包含電荷量大小均為q,質(zhì)量分別為m1、m2(m1<m2)的兩種離子,加速電場(chǎng)和電磁分析器的兩平行金屬板間電壓分別為U1=200V、U2=100V,金屬板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng),電磁分析器的兩平行金屬板豎直放置,板長(zhǎng)L=0.2m,板間距離d=0.1m,且右板電勢(shì)較高。偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10-3T,方向垂直紙面向里,其下邊界緊靠電磁分析器的金屬板上端,下邊界處水平放置足夠大的收集板PQ,左端P緊靠電磁分析器的右板上端。已知負(fù)離子m1的比荷為qm1=108C/kg,粒子間的相互作用和重力忽略不計(jì)。
(1)為了能讓質(zhì)量為m1的負(fù)離子沿直線穿過電磁分析器,需在電磁分析器中加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)B',求B'的大小和方向;
(2)若可以調(diào)節(jié)電磁分析器中的磁場(chǎng)B'的大小,質(zhì)量為m1的粒子將從電磁分析器的左板上端M點(diǎn)飛入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng),求其飛入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度大?。ūA魞晌挥行?shù)字);
(3)若撤去電磁分析器中的磁場(chǎng),發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分別為m1、m2的兩負(fù)離子束擊中收集板的位置離開P點(diǎn)的距離之比為10:11,求兩負(fù)離子質(zhì)量m1與m2的比值(保留兩位有效數(shù)字)。
q
m
1
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);與加速電場(chǎng)相結(jié)合的質(zhì)譜儀;從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問題.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:61引用:1難度:0.4
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1.如圖,半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子從圓周上a點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng),從b點(diǎn)折射出來,若α=60°,則帶電粒子射入磁場(chǎng)的速度大小為( )
發(fā)布:2025/1/6 0:30:5組卷:272引用:2難度:0.6 -
2.如圖1所示,在xOy坐標(biāo)系中,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱,極板長(zhǎng)度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子,現(xiàn)在0~3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓,已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的粒子,在t0時(shí)刻射入磁場(chǎng)時(shí),恰好不會(huì)從磁場(chǎng)邊界射出磁場(chǎng)區(qū)域且圓心在x軸上,上述l、m、q、t0為已知量,U0=
,不考慮P、Q兩板電壓的變化對(duì)磁場(chǎng)的影響,也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響,求:ml2qt02
(1)t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場(chǎng)區(qū)域的面積;
(3)t=t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。發(fā)布:2024/12/30 0:0:1組卷:79引用:2難度:0.7 -
3.如圖所示,三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng),∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB邊的中點(diǎn)?,F(xiàn)在DB段上向磁場(chǎng)內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子(不考慮粒子間的相互作用和粒子重力),若從D點(diǎn)射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場(chǎng),則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長(zhǎng)度為( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/3 0:30:3組卷:300引用:1難度:0.5
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