質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖14所示。從容器A 下方的狹縫s1 不斷地飄入質(zhì)量為m ，電荷量為q 的正離子，經(jīng)電勢差為U 的加速電場加速后，再通過狹縫s2、s3射入磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外，正離子的運動方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ。最后，正離子打到感光片上，形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細線。測得細線到狹縫s3的距離為d。

（1）忽略正離子從A出來的初速，試導出正離子質(zhì)量m與d的關(guān)系式。

（2）由于微觀客體的速度一般不為零，不同時刻飛出的正離子的速率有差異，而導致感光片上的細線存在一個寬度，對分析離子的質(zhì)量造成影響。為此常在離子加速后的徑跡s2、s3間加一速度選擇器，如圖15所示。已知速度選擇器的兩板電勢差為U'，兩板間距為d'，磁場磁感應強度為B'，請重新導出正離子質(zhì)量m與d的關(guān)系式。

  

圖14                                   圖15

解：（1）正離子經(jīng)電場加速，由動能定理有：

（2分）

正離子在磁場中偏轉(zhuǎn)，由洛倫茲力提供圓周運動的向心力有：

（2分）

正離子在磁場中運動軌跡剛好為半圓，所以有d=2r（2分）

由以上三式解得：（3分）

（2）正離子經(jīng)速度選擇器沿直線從s2到s3速度必然符合方程

（3分）

正離子在磁場中偏轉(zhuǎn)，有：（1分）

正離子在磁場中運動軌跡剛好為半圓，有d=2r（1分）

由以上三式解得：（3分）

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（電量為q，速度可看作為零），經(jīng)加速電場電壓U加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，不計離子重力，則下列說法正確的是（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具．它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生帶電量為q的某種正離子，離子射出時的速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過電壓U加速后形成離子束流，然后垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動而到達記錄它的照相底片P上．實驗測得：它在P上的位置到入口處S1的距離為a，離子束流的電流為I．請回答下列問題：
（1）在時間t內(nèi)射到照相底片P上的離子的數(shù)目為多少？
（2）單位時間穿過入口處S1離子束流的能量為多少？
（3）試證明這種離子的質(zhì)量為m=
qB28U
a2．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看作為零），經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，則下列判斷正確的是（　　）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量或分析同位素的重要設備，它的構(gòu)造原理如圖所示．離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可視為零），經(jīng)MN間的加速電壓U加速后從小孔S1垂直于磁感線進入勻強磁場，運轉(zhuǎn)半周后到達照相底片上的P點．設P到S1的距離為x，則（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S可以發(fā)出各種不同的正離子束，離子從S出來時速度很小，可以看作是靜止的，離子經(jīng)過加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場（圖中線框所示），并沿著半圓周運動而到達照像底片上的P點，測得P點到入口處S的距離為x?（　�。�

查看答案和解析>>

同步練習冊答案