题目
题型:不详难度:来源:
(1)设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O’O的方向从O’点射入,板间不加电场和磁场时,离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场,求离子射到屏上时偏离O点的距离y0;
(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。
上述装置中,保留原电场,再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流,仍从O’点沿O’O方向射入,屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点,对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。
答案
解析
①
离子获得的加速度
②
离子在板间运动的时间
③
到达极板右边缘时,离子在方向的分速度
④
离子从板右端到达屏上所需时间
⑤
离子射到屏上时偏离点的距离
由上述各式,得
⑥
(2)设离子电荷量为,质量为,入射时速度为,磁场的磁感应强度为,磁场对离子的洛伦兹力
⑦
已知离子的入射速度都很大,因而离子在磁场中运动时间甚短,所经过的圆弧与圆周相比甚小,且在板间运动时,方向的分速度总是远大于在方向和方向的分速度,洛伦兹力变化甚微,故可作恒力处理,洛伦兹力产生的加速度
⑧
是离子在方向的加速度,离子在方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动,到达极板右端时,离子在方向的分速度
⑨
离子飞出极板到达屏时,在方向上偏离点的距离
⑩
当离子的初速度为任意值时,离子到达屏上时的位置在方向上偏离点的距离为,考虑到⑥式,得
⑾
由⑩、⑾两式得
⑿
其中
上式表明,是与离子进入板间初速度无关的定值,对两种离子均相同,由题设条件知,坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子,其质量为,坐标3.00mm的光点对应的是未知离子,设其质量为,由⑿式代入数据可得
⒀
故该未知离子的质量数为14。
核心考点
试题【(2010·天津·12)质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离】;主要考察你对电荷在电场中的偏转等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
A.上述两种方法中,液滴都向 B板做匀加速直线运动 |
B.采用瞬间平移的方法,液滴运动到B板经历的时间短 |
C.采用缓慢平移的方法,液滴运动到B板时速度大 |
D.采用缓慢平移的方法,液滴运动到B板过程中电场力做功多 |
A.粒子一定带负电 | B.粒子的加速度一定减小 |
C.粒子的速度一定减小 | D.电势能一定减小 |
A.U1变大,U2变大 B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小 D.U1变小,U2变小
A.使U2加倍 |
B.使U2变为原来的4倍 |
C.使U2变为原来的倍 |
D.使U2变为原来的1/2 |
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