具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子(核)稱為同位素．測量同位素質(zhì)量和相對(duì)含量的儀器叫質(zhì)譜儀．它的種類很多，其中一種的構(gòu)造原理如圖所示．

粒子源P產(chǎn)生的帶電粒子經(jīng)過窄縫S1與S2之間的電場加速后射入濾速器，濾速器中的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度方向三者互相垂直．通過濾速器的粒子接著垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場中，沿著半圓周運(yùn)動(dòng)后到達(dá)照相底片上形成譜線．

①某種元素同位素的電荷量為q，若測出譜線A到入口S0的距離為x．試用B0、B、E、q、x表示該粒子質(zhì)量m．

②分析①中結(jié)論，說明為什么一種元素的不同同位素會(huì)在質(zhì)譜儀底片上形成若干條譜線，并且從譜線的黑度可以確定不同同位素的相對(duì)含量．

答案：
解析：

　�、佟遬、s0在一條直線上，∴從p射出并在s1s2間加速后的帶電粒子，在經(jīng)過E、B空間后，并不都能從s0進(jìn)入B0，只有滿足帶電粒子在濾速器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場力等于洛侖茲力的那些粒才能進(jìn)B0．　　(1)

　　　∴　　(2)

　　帶電離子進(jìn)入磁場B0中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛侖茲力提供向心力：

　　　　(3)

　　由幾何關(guān)系知：x＝2R　　(4)

　　由(1)、(2)、(3)式解得：　　(5)

　�、谟散俚慕Y(jié)果可知：實(shí)驗(yàn)中E、B、B0均固定不變．同位素原子核帶電量q相同，但質(zhì)量m不同，故x也不同．所以會(huì)在底片上形成若干條譜線，且譜線黑度越大，說明到達(dá)該譜線處的粒子越多．所以譜線的黑度能確定同位素中各種不同質(zhì)量的原子核的含量．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【選修模塊3-5】
（1）下列說法正確的是
A
A
．
A．用加溫或加壓的方法不能改變原子核衰變的半衰期
B．某原子核經(jīng)過一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)
C．
 
239
94
Pu與
 
239
92
U的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)
D．放射性物質(zhì)發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子
（2）如圖1所示，質(zhì)量為m2=10kg的滑塊靜止于光滑水平面上，一小球m1=5kg，以v1=10m/s的速度與滑塊相碰后以2m/s的速率被彈回．碰撞前兩滑塊的總動(dòng)能為
250
250
J，碰撞后兩滑塊的總動(dòng)能為
190
190
J．說明這次碰撞是
非彈性碰撞
非彈性碰撞
．（填彈性碰撞或非彈性碰撞）
（3）氫原子的能級(jí)如圖2所示，求：
①當(dāng)氫原子從n=4向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子照射在某金屬上，剛好能發(fā)生光電效
應(yīng)，則該金屬的逸出功為多少？
②現(xiàn)有一群處于n=4的能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，在輻射出的各種頻率的光子中，能使
該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有多少種？

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科目：高中物理 來源：江蘇省無錫一中2012屆高三9月初檢測試題物理試題 題型：013

選修模塊3－5

下列說法正確的是

[　　]
A．

用加溫或加壓的方法不能改變原子核衰變的半衰期

B．

某原子核經(jīng)過一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)

C．

與的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)

D．

放射性物質(zhì)發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子

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科目：高中物理 來源： 題型：

鋅對(duì)人體的新陳代謝起著重要作用，在兒童生長發(fā)育時(shí)期測量體內(nèi)含鋅量已成為體格檢查的重要內(nèi)容之一。取兒童的頭發(fā)約50 mg，放在反應(yīng)堆中經(jīng)中子照射后，頭發(fā)中的鋅元素與中子反應(yīng)生成具有放射性的同位素鋅，其核反應(yīng)方程式為： +。衰變放射出能量為1115 eV的γ射線，通過γ射線強(qiáng)度的測定可以計(jì)算出頭發(fā)中鋅的含量。關(guān)于以上敘述，下列說法正確的是?(    ) 

A. 和有相同的核子數(shù)?    B. 和有相同的質(zhì)子數(shù)?

C.γ射線是電磁波?                           D.γ射線不是電磁波

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年江蘇省無錫一中高三（上）月考物理試卷（9月份）（解析版） 題型：解答題

【選修模塊3-5】
（1）下列說法正確的是______．
A．用加溫或加壓的方法不能改變原子核衰變的半衰期
B．某原子核經(jīng)過一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)
C．與的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)
D．放射性物質(zhì)發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子
（2）如圖1所示，質(zhì)量為m2=10kg的滑塊靜止于光滑水平面上，一小球m1=5kg，以v1=10m/s的速度與滑塊相碰后以2m/s的速率被彈回．碰撞前兩滑塊的總動(dòng)能為______J，碰撞后兩滑塊的總動(dòng)能為______J．說明這次碰撞是______．（填彈性碰撞或非彈性碰撞）
（3）氫原子的能級(jí)如圖2所示，求：
①當(dāng)氫原子從n=4向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子照射在某金屬上，剛好能發(fā)生光電效
應(yīng)，則該金屬的逸出功為多少？
②現(xiàn)有一群處于n=4的能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，在輻射出的各種頻率的光子中，能使
該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的頻率共有多少種？

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科目：高中物理 來源： 題型：

下列說法正確的是               。

          A．用加溫或加壓的方法不能改變原子核衰變的半衰期

          B．某原子核經(jīng)過一次α衰變后，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少4個(gè)

          C．與的核內(nèi)具有相同的中子數(shù)和不同的核子數(shù)

          D．放射性物質(zhì)發(fā)生β衰變時(shí)所釋放的電子來源于核外電子

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