質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計，是分離和檢測不同同位素的儀器．如圖所示為質(zhì)譜儀的工作原理簡化示意圖．現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對某元素進行測量，已知該元素的兩種同位素（電量相同，質(zhì)量不同）的質(zhì)量之比為1：2，不計重力，它們從容器A右方的小孔S無初速飄入

電勢差為U的加速電場，加速后由O點垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，最后打在照相底片D上，形成a、b兩條“質(zhì)譜線”．求：

（1）兩種同位素進入磁場時的速度大小之比；

（2）從進入磁場到打在照相底片D上運動時間之比．


考點：動能定理的應(yīng)用；洛侖茲力．

專題：電磁感應(yīng)與電路結(jié)合．

分析：（1）根據(jù)動能定理得到粒子進入偏轉(zhuǎn)磁場時速度表達式，即可求出速度之比．

（2）粒子進入磁場后做勻速圓周運動，由洛倫茲力充當(dāng)向心力，列式得出半徑的表達式，即可分析．

解答：  解：（1）設(shè)同位素的質(zhì)量為m，電量為q，進入磁場時的速度大小為v．

則對粒子在電場中的加速過程，由動能定理得：

  qU=

得 v=

因=

所以得 ==

（2）同位素進入磁場后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，有

  qvB=m

周期 T=

而粒子在磁場中運動時間 t=

則得  t=

所以運動時間之比 ==

答：

（1）兩種同位素進入磁場時的速度大小之比為：1；

（2）從進入磁場到打在照相底片D上運動時間之比為1：2．

點評：解決本題的關(guān)鍵知道根據(jù)動能定理可求出速度，知道速度與比荷有關(guān)，以及知道根據(jù)洛倫茲力等于向心力，可求出軌道半徑表達式．


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm．如果取g=10m/s2，那么，                                                                                                                              

（1）閃光的時間間隔是                                                                                             s；

（2）小球做平拋運動的初速度的大小是                                                           m/s；

（3）小球經(jīng)過B點時的速度大小是                                                                  m/s．

                                                                                                    

                                                                                                                                 

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科目：高中物理 來源： 題型：


在物理課外活動中，劉聰同學(xué)制作了一個簡單的多用電表，圖甲為該電表的電路原理圖．其中選用的電流表滿偏電流Ig=10mA，當(dāng)選擇開關(guān)接3時為量程250V的電壓表．該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，上排刻度不均勻且對應(yīng)數(shù)據(jù)沒有標(biāo) 出，C為中間刻度．

（1）若指針在圖乙所示位置，選擇開關(guān)接1時，其讀數(shù)為   ；選擇開關(guān)接3時，其讀數(shù)為    V

（2）為了測選擇開關(guān)接2時歐姆表的內(nèi)阻和表內(nèi)電源的電動勢，劉聰同學(xué)在實驗室找到 了一個電阻箱，設(shè)計了如下實驗：

①將選擇開關(guān)接2，紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏；

②將電表紅黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使電表指針指中間刻度位置C處，此 時電阻箱的示數(shù)如圖丙，則C處刻度應(yīng)為   Ω．

③計算得到表內(nèi)電池的電動勢為   V．（保留兩位有效數(shù)字）

（3）調(diào)零后將電表紅黑表筆與某一待測電阻相連，若指針指在圖乙所示位置，則待測電 阻的阻值為   Ω．（保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，光滑桿AB長為L，其B端固定一根勁度系數(shù)為k=100N/m，原長為l0=0.4m的輕質(zhì)彈簧，質(zhì)量為m=1kg的小球套在光滑桿上并與彈簧的上端連接；OO′為過B點的豎直軸，桿與水平面間的夾角始終為θ=37°（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）當(dāng)桿保持靜止?fàn)顟B(tài)，在彈簧處于原長時，靜止釋放小球，求小球速度最大時彈簧的壓縮量△l1；

（2）當(dāng)球隨桿一起繞OO′軸以角速度ω0=勻速轉(zhuǎn)動時，小球恰好能穩(wěn)定在桿上的某一位置P處（圖中未畫出）．保持ω0不變，小球受輕微擾動后沿桿上滑，到最高點A時其沿桿對其所做的功W．（結(jié)果用m、g、vy、θ、L表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，在一場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場中，有一質(zhì)量為m、帶電量為+q小球，以速率鈔v0水平拋出．則小球下落高度h的過程中(     )

  A．電勢能減少了mgh

  B．電勢能減少了mgh+qEh

  C．小球的水平位移為v0

  D．小球的水平位移為v0

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科目：高中物理 來源： 題型：


目前，在居室裝修中經(jīng)常用到的花崗巖、大理石等裝修材料，都不同程度地含有放射性元素，裝修污染已經(jīng)被列為“危害群眾最大的五種環(huán)境污染”之一．有關(guān)放射性元素的下列說法正確的是(     )

  A．氡的半衰期為3.8天，若取4個氡核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個氡原子核了

  B．發(fā)生a衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4個

  C．β衰變所釋放的電子是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子所產(chǎn)生的

  D．γ射線一般伴隨著a或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，γ射線的穿透能力最強，電離能力也最強

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科目：高中物理 來源： 題型：


電動自行車因輕便、價格相對低廉、污染和噪音小而受到市民喜愛．某國產(chǎn)品牌電動自行車的銘牌如下，則此車所配電機的內(nèi)阻為(     )

規(guī)格                            后輪驅(qū)動直流永磁電機

車型：20”電動自行車            電機輸出功率：170W

電源輸出電壓：≥36V             額定工作電壓/電流：36V/5A

整車質(zhì)量：40kg                  額定轉(zhuǎn)速：240r/min

  A．0.2Ω         B．0.4Ω         C．7.2Ω         D．7.4Ω

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，EF是邊長為l的等邊三角形ABC的中位線，在E、F點分別放置電荷量均為Q的正、負(fù)點電荷．下列說法正確的是(     )

  A．A點的電場強度大小為

  B．A的電勢高于C點的電勢

  C．電勢差UEB大于電勢差UEA

  D．正電荷在B點的電勢能等于在C點的電勢能

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科目：高中物理 來源： 題型：


以下關(guān)于物質(zhì)的微觀解釋正確的是(     )

  A．氣體對容器的壓強是大量氣體分子對容器的碰撞引起的，它跟氣體的重力有關(guān)

  B．用氣筒給自行車打氣，越壓縮越費勁，這是因為氣體分子之間斥力變大

  C．由于液體分子的熱運動，液體會表現(xiàn)出各向同性

  D．當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時，隨著分子間的距離增大，分子引力先增大后減小

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