測量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖如圖2所示．設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)人圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成為正一價(jià)的分子離子．分子離子從狹縫S１以很小的速度進(jìn)人電壓為U的加速電場區(qū)（初速不計(jì)）加速后，再通過狹縫S２、S３射人磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ．最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S３的細(xì)線．若測得細(xì)線到狹縫S３的距離為d．試推導(dǎo)出分子離子質(zhì)量m的表達(dá)式．


見試題分析
【試題分析】
質(zhì)譜儀主要用于分析同位素，測定其質(zhì)量、荷質(zhì)比和含量比的現(xiàn)代科學(xué)儀器．圖2為一種簡單的質(zhì)譜儀，主要由離子源、加速電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成．若以m、q表示離子的質(zhì)量和電荷量，用v表示離子從狹縫S２射出時(shí)的速度，對加速電場，由功能關(guān)系得
mv2=qU　　　　　　　　　　①
射人磁場后，在洛倫茲力作用下離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得
qvB=m　　　　　　　　　　　�、�
式中r為離子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑．
由題意可知感光片上細(xì)黑線到S３縫的距離d=2r，聯(lián)立①、②式解得
m=
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?遵義模擬）質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖．現(xiàn)利用這種質(zhì)譜議對氫元素進(jìn)行測量．氫元素的各種同位素從容器A下方的小孔S，無初速度飄入電勢差為U的加速電場．加速后垂直進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．氫的三種同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條”質(zhì)譜線”．關(guān)于三種同位素進(jìn)入磁場時(shí)速度的排列順序，和a、b、c三條“質(zhì)譜線”的排列順序，下列判斷正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．如圖所示為質(zhì)譜儀的原理示意圖．現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對氫元素進(jìn)行測量．氫元素的各種同位素從容器A下方的小孔S無初速度飄入電勢差為U的加速電場．加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．氫的三種同位素氕、氘、氚的電量之比為1：1：1，質(zhì)量之比為1：2：3，它們最后打在照相底片D上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”．關(guān)于三種同位素進(jìn)入磁場時(shí)速度大小的排列順序和a、b、c三條“質(zhì)譜線”的排列順序，下列判斷正確的是（　　）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?黑龍江模擬）（按題目要求作答，寫出必要的文字說明、方程和式重要演算步驟，只寫出最后答案不得分）質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具．其基本結(jié)構(gòu)如圖所示，MIV是磁場邊界．質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子，經(jīng)電勢差為U的電場加速后，從0點(diǎn)垂直MN邊界進(jìn)人磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，速度方向與磁場方向垂直．最后打在MN邊界上的P點(diǎn)．設(shè)帶電粒子進(jìn)入電場時(shí)的初速度為零且所受重力不計(jì)．
（1）試判斷該粒子帶何種電荷．
（2）求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速率． 
（3）求OP間的距離．

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科目：高中物理 來源：活題巧解巧練·高考物理（第二輪） 題型：038

質(zhì)譜儀是利用電場和磁場測量帶電粒子質(zhì)量的裝置，其原理如圖所示．帶電粒子(可視為初速度為零)從小孔O1進(jìn)入平行板電容器間的勻強(qiáng)電場，從小孔O2穿出后，垂直進(jìn)入一方向與紙面垂直的有界勻強(qiáng)磁場(圖中虛線框所示區(qū)域內(nèi))，從磁場中的P點(diǎn)穿出后打在屏幕上的Q點(diǎn)，測出有關(guān)數(shù)據(jù)后，即可求出帶電粒子的質(zhì)量．在某次測量一價(jià)鈉離子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)中，測得電容器兩板間電壓U＝100V，偏轉(zhuǎn)磁場的寬度L1＝3.5×10－2m，磁場的右邊界到屏幕的距離L2＝1.73×10－2m，P，Q間距離s＝2×10－2m，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1T，電子的電量e＝1.6×10－19C，求：

(1)磁場方向是指向紙內(nèi)還是指向紙外？

(2)電容器的哪一極與電源正極相連？

(3)該離子質(zhì)量為多少？

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科目：高中物理 來源：江蘇南通地區(qū)2009高考物理第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)案人教版 人教版 題型：038

如圖所示是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器——質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子成為正一價(jià)的離子．離子從狹縫S1以很小的速度(即初速度不計(jì))進(jìn)入電壓為U的加速電場區(qū)加速后，再通過狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ)中．最后，離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細(xì)線．若測得細(xì)線到狹縫S3的距離為d．請導(dǎo)出離子的質(zhì)量m的表達(dá)式．

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