精英家教網(wǎng)質(zhì)譜儀是物理研究中常用到的一種儀器，由一個加速電場合一個偏轉(zhuǎn)磁場組成．一帶電粒子從M極板由靜止開始被加速后從S點垂直進入一個垂直直面向外的勻強磁場中，沿曲線運動后打到P點．已知：M、N之間的電壓U=100V，S和P之間的距離x=10cm，磁感應(yīng)強度B=0.02T，帶電粒子質(zhì)量m=3×10-12kg．
求：（1）、粒子帶的電荷量和電性．
（2）、求粒子在磁場中運動的速率大小．
分析：當(dāng)粒子在電場力作用下，加速運動，根據(jù)動能定理，再由洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律，列出運動半徑表達式，從而解方程組，即可求解．
解答：解：（1）根據(jù)粒子在垂直向外的磁場，偏轉(zhuǎn)方向向右，結(jié)合左手定則，可知，粒子帶正電．
（2）粒子在電場中，由靜止加速運動，根據(jù)動能定理，則有：
1
2
mv2=qU；
而粒子在磁場中，受到洛倫茲力作用下，由牛頓第二定律，則有：Bqv=m
v2
R
；
由以上兩式，可解得：v=
2U
BR
=
2×100
0.02×0.05
m/s=2×105m/s；
答：（1）粒子帶的電荷量6×10-4 C和電性帶正電．（2）粒子在磁場中運動的速率大小2×105 m/s．
點評：考查粒子在電場中加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)，掌握動能定理與牛頓第二定律的應(yīng)用，注意S和P之間的距離與運動半徑的關(guān)系，同時關(guān)注單位統(tǒng)一．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀在科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用，如圖甲所示是一種測定帶電粒子比荷的質(zhì)譜儀原理圖．某種帶正電的粒子連續(xù)從小孔O1進入電壓為U0=50V的加速電場（初速度不計），粒子被加速后從小孔O2沿豎直放置的平行金屬板a、b中心線射人，最后打到水平放置的感光片MN上．已知磁場上邊界MN水平，且與金屬板a、b下端相平，與中心線相交于點O．B=1.0×10-2T，方向垂直紙面向里，a、b板問距d=0.15m．不計粒子重力和粒子間的作用力．
（1）當(dāng)a、b間不加電壓時，帶電粒子經(jīng)電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)，最后打在感光片上而形成亮點，經(jīng)測量該亮點到O點的距離x=0.20m，求粒子的比荷
q
m
；
（2）當(dāng)a、b間加上如圖乙所示的電壓Uab時，帶電粒子打在感光片上形成一條亮線P1P2，P1到O點的距離x1=0.15m，P2到O點的距離x2=0.25m．求打擊感光片的粒子動能的最大值E k1與最小值E k2的比
Ek1
Ek2
．（由于每個粒子通過板間的時間極短，可以認為粒子在通過a、b板間的過程中電壓Uab不變．）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)質(zhì)譜儀是用來測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要裝置，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用．如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B1，方向垂直紙面向外．一束電荷量相同但質(zhì)量不同的粒子沿電容器的中線平行于極板射入電容器，沿直線穿過電容器后進入另一磁感應(yīng)強度為B2、方向垂直紙面向外的勻強磁場．結(jié)果分別打在感光片上的a、b兩點，設(shè)a、b兩點之間距離為x，粒子所帶電荷量為q，且不計重力．求：
（1）該束帶電粒子的電性和速率？
（2）打在a、b兩點的粒子的質(zhì)量之差？

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科目：高中物理 來源： 題型：038

科學(xué)研究中常用到質(zhì)譜儀．有一類質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理如下圖所示，離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的離子．離子產(chǎn)生出來時速度很小，可以看做是靜止的．離子經(jīng)過電壓U加速，進入磁感應(yīng)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的P點．測得P點的位置到入口處的距離為x，試證明離子的質(zhì)量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

科學(xué)研究中常用到質(zhì)譜儀.有一類質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的離子，離子產(chǎn)生出來時，速度很小，可以看作是靜止的.離子經(jīng)過電壓U加速后，垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，沿著半圓周運動，到達記錄它的照相底片的P點.測得P點到入口處的距離為x，試證明粒子的質(zhì)量m=x2.

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