下圖是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖。設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成正一價(jià)的分子離子。分子離子從狹縫s1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過(guò)狹縫s2、s3射入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ。最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細(xì)線。若測(cè)得細(xì)黑線到狹縫s3的距離為d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式。
分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式
求分子離子的質(zhì)量以m、q表示離子的質(zhì)量電量，以v表示離子從狹縫s2射出時(shí)的速度，由功能關(guān)系可得                 ①
射入磁場(chǎng)后，在洛侖茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓定律可得
                                  ②
式中R為圓的半徑。d為感光片上的細(xì)黑線到狹縫s3的距離
解得d＝2R                                    ③
                                  ④
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m、帶電為+q的小球，讓它處于如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，小球靜止在如圖所示位置，這時(shí)懸線與豎直方向夾角為α，并被拉緊.則磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度和方向是(   )
A．，水平向右B．,水平向左
C．，豎直向上D．,豎直向下

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一細(xì)線上端固定，下端拴一個(gè)帶負(fù)電的小球，使小球在水平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较�，則懸點(diǎn)O處的磁場(chǎng)方向是[　　]
A．豎直向下
B．豎直向上
C．水平向左
D．水平向右

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，從陰極K發(fā)射的電子經(jīng)電勢(shì)差U0="5" 000 V的陽(yáng)極加速后，沿平行于板面的方向從中央射入兩塊長(zhǎng)L1="10" cm、間距d=4cm的平行金屬板A、B之間，在離金屬板邊緣L2=" 75" cm處放置一個(gè)直徑D ="20" cm、帶有紀(jì)錄紙的圓筒．整個(gè)裝置放在真空內(nèi)，電子發(fā)射時(shí)的初速度不計(jì)，如圖所示，若在金屬板上加U="1000" cos2πt (V )的交流電壓，并使圓筒繞中心軸按圖示方向以n=" 2" r/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，分析電子在紀(jì)錄紙上的軌跡形狀并畫(huà)出從t=0開(kāi)始的1s內(nèi)所紀(jì)錄到的圖形．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，質(zhì)量為1g的小環(huán)帶4×10-4C的正電荷，套在長(zhǎng)直的絕緣桿上，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=O.2。將桿放入都是水平的互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桿所在平面與磁場(chǎng)垂直，桿與電場(chǎng)的夾角為37°。若E=10N／C，B=O.5T，小環(huán)從靜止起動(dòng)。求：
(1)當(dāng)小環(huán)加速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度；
(2)當(dāng)小環(huán)的速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，傾角θ=30º、寬度L=1m的足夠長(zhǎng)的“U”形平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B =1T，范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下。用平行于軌道的牽引力拉一根質(zhì)量m =0.2㎏、電阻R =1Ω的垂直放在導(dǎo)軌上的金屬棒a b，使之由靜止開(kāi)始沿軌道向上運(yùn)動(dòng)。牽引力做功的功率恒為6W，當(dāng)金屬棒移動(dòng)2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的熱量為5.8J，不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦，取g=10m/s2。求：
（1）金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度是多大？
（2）金屬棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)所需的時(shí)間多長(zhǎng)?

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖17所示，兩個(gè)寬度為d的有界磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B，方向如圖18所示，不考慮左右磁場(chǎng)相互影響且有理想邊界。一帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，電量為q，以一定的初速度從邊界外側(cè)垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，入射方向與CD成θ角。若帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域后又與初速度方向相同的速度出射。求初速度的最小值以及經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的最長(zhǎng)時(shí)間。（重力不計(jì)）。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

地球的地理兩極與地磁的兩極并不重合，因此磁針并非準(zhǔn)確的指南或者指北，其間有一個(gè)夾角--磁偏角．世界上第一個(gè)觀測(cè)到磁偏角的人是（　�。�
A．中國(guó)的沈括B．中國(guó)的鄭和
C．意大利的哥倫布D．葡萄牙的麥哲倫

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（附加題）（10分）
自由電子激光器原理如圖，自由電子經(jīng)電場(chǎng)加速后，從正中央射入上下排列著許多磁鐵的磁場(chǎng)區(qū)域，相鄰兩磁鐵相互緊靠且極性相反．電子在磁場(chǎng)力作用下 “扭動(dòng)”著前進(jìn)，每“扭動(dòng)”一次就會(huì)發(fā)出一個(gè)光子（不計(jì)電子發(fā)出光子后能量損失），兩端的反射鏡使光子來(lái)回反射，最后從透光的一端發(fā)射出激光．

（1）若激光器發(fā)射激光的功率為P＝6.63×109W，頻率為ν＝1016Hz，試求該激光器每秒發(fā)出的光子數(shù)（普朗克常量h=6.63×10-34J?s）；
（2）若加速電壓U=1.8×104V，電子質(zhì)量m=9.0×10-31kg，電子電量e=1.6×10-19C，每對(duì)磁極間的磁場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9.0×10­-4T，每個(gè)磁極左右寬l1=0.30m，垂直紙面方向長(zhǎng)l2=1.0m．當(dāng)電子從正中央垂直磁場(chǎng)方向射入時(shí)，電子可通過(guò)幾對(duì)磁極？

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