题目
题型:天津高考真题难度: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,再在板间加沿一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3.24 mm和3.00 mm,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
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+y方向的分速度vy=ayt0 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O点的距离y0=vyt0"
由上述各式,得 ⑥
(2)设离子电荷量为q,质量为m,入射时速度为v,磁场的磁感应强度为B,磁场对离子的洛伦兹力
Fx=qvB 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,O"O方向的分速度总是远大于在x方向和y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
ax是离子在x方向的加速度,离子在x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x方向的分速度 ⑨
离子飞出极板到达屏时,在x方向上偏离O点的距离 ⑩
当离子的初速度为任意值v时,离子到达屏上时的位置在y方向上偏离O点的距离为y,考虑到⑥式,得
由⑨⑩两式得
其中
上式表明,k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,x坐标3.24 mm的光点对应的是碳12离子,其质量为m1=12 u,x坐标3.00 mm的光点对应的是未知离子,设其质量为m2,由式代入数据可得m2≈14 u
故该未知离子的质量数为14
核心考点
试题【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,板右端到屏的距离为D,且D远大于L,O"】;主要考察你对粒子在复合场中运动等知识点的理解。[详细]
举一反三
(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En;
(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn;
(4)假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零,请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标刻度值)
(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。
A.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里
B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里
C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外
D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外
(1)粒子到达P2点时速度的大小和方向;
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小;
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。
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