题目
题型:不详难度:来源:
图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为90o的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右端面平行。由离子源发出的一质量为m、电荷量为g的正离子(初速度为零,重力不计)经加速电场加速后,从M点垂直于电场方向进入静电分析器,沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,从N点射出,接着由P点垂直磁分析器的左边界射入,最后垂直于下边界从Q点射出并进入收集器。已知Q点与圆心02的距离为d。求:
(1)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小;
(3)现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为g的另一种正离子,其它条件不变。试直接指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧?
答案
(2)
(3)该离子射出磁场的位置在Q点的左侧
解析
① (3分)
离子射出静电分析器的速度仍为v,在磁分析器中,离子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,设轨道半径为r,根据牛顿定律
② (2分)
依题意知 ③ (2分)
由①、②、③式解得
④ (2分)
由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外 (2分)
(2)在静电分析器中,离子在电场力作用下做匀速圆周运动,根据牛顿定律
⑤ (2分)
由①、⑤式解得
⑥ (2分)
(3)该离子仍由P点垂直于磁场左边界进入磁分析器 (2分)
该离子射出磁场的位置在Q点的左侧 (2分)
核心考点
试题【21.(19分)图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为】;主要考察你对粒子在有界磁场中运动等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)若微粒恰好从A点射出磁场,求微粒的入射速度v1;
(2)若微粒从纸面内的Q点射出磁场,且已知射出方向与半圆在Q点的切线成夹角(如图),求微粒的入射速度v2。
(1)为使从S点发出的粒子最终又回到S点,P、Q之间的电压U应满足什么条件?(Q与CD之间距离不计)
(2)粒子从S点出发又回到S点的最短时间是多少?
(3)若磁场是半径为a的圆柱形区域,如图乙所示,圆柱的轴线与三棱柱的轴线重合,且a=(+)L,要使S点发出的粒子最终又回到S点,则P、Q之间的电压不能超过多少?
(1)若平行板电容器C的板长为,求电子经过电容器和磁场区域的时间之比;
(2)用U、B、L表示出电子的比荷;
(3)在磁场区域再加一匀强电场,其电场强度的大小为,方向与磁场方向相反,若保持U、L和磁场方向不变,调节磁场的磁感应强度大小,仍使电子在荧光屏上聚焦,则磁感应强度大小满足的条件是什么?
(1)带电粒子经多长时间第一次与DE边相碰?
(2)带电粒子速度v的大小取哪些数值时可使S点发出的粒子最终又回到S点?
(3)这些粒子中,回到S点所用的最短时间是多少?
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