有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔,內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場,且與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等。磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器。而后離子由P點(diǎn)射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器。已知加速電場的電壓為U,磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。

(1)請判斷磁分析器中磁場的方向;

(2)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大。

(3)求磁分析器中Q點(diǎn)與圓心O2的距離d。

解:

(1)磁場方向垂直紙面向外。                        

(2)設(shè)離子進(jìn)入靜電分析器時(shí)的速度為v,離子在加速電場中加速,根據(jù)動能定理 有

                                       ①  

離子在靜電分析器中做勻速圓周運(yùn)動,指向圓心O1的電場力為向心力,有

                                      ② 

由①②解得

                                          ③  

(3)離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動,圓心為O2,根據(jù)牛頓第二定律 有

                                       ④ 

由題意可知,圓周運(yùn)動的軌道半徑

r = d                        ⑤ 

由①④⑤式解得

                                   ⑥

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?淮安模擬)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示,加速電場的電壓為U,靜電分析器中有會聚電場,即與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1.磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器.而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器.已知磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.
(1)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大;
(2)求出Q點(diǎn)與圓心O2的距離為d;
(3)若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1(m1≠m),而離子的電荷量q及其他條件不變,試判斷該離子能否還從Q點(diǎn)射出磁分析器,并簡要說明理由.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示.靜電分析器是四分之一圓弧的管腔,內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場,且與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等.磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器.而后離子由P點(diǎn)射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器.已知加速電場的電壓為U,磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.
(1)請判斷磁分析器中磁場的方向;
(2)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大;
(3)求磁分析器中Q點(diǎn)與圓心O2的距離d.

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科目:高中物理 來源:2013-2014北京市東城區(qū)高三第一學(xué)期期末教學(xué)統(tǒng)一檢測物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

(10分)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔,內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場,且與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等。磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器。而后離子由P點(diǎn)射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器。已知加速電場的電壓為U,磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。

(1)請判斷磁分析器中磁場的方向;

(2)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大;

(3)求磁分析器中Q點(diǎn)與圓心O2的距離d。

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示,加速電場的電壓為U,靜電分析器中有會聚電場,即與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1。磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器。而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器。已知磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。

(1)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大;

(2)求出Q點(diǎn)與圓心O2的距離為d;

(3)若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1(m1≠m),而離子的電荷量q及其他條件不變,試判斷該離子能否還從Q點(diǎn)射出磁分析器,并簡要說明理由。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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科目:高中物理 來源:2010-2011學(xué)年山東省棗莊市高三(上)月考物理試卷(4月份)(解析版) 題型:解答題

有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示,加速電場的電壓為U,靜電分析器中有會聚電場,即與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1.磁分析器中以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的電場方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器.而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器.已知磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.
(1)求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大;
(2)求出Q點(diǎn)與圓心O2的距離為d;
(3)若僅離子的質(zhì)量變?yōu)閙1(m1≠m),而離子的電荷量q及其他條件不變,試判斷該離子能否還從Q點(diǎn)射出磁分析器,并簡要說明理由.

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