質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造如圖所示。設(shè)離子源S產(chǎn)生離子，離子產(chǎn)生出來時(shí)速度很小，可以看作速度為零。產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后（圖中未畫出），進(jìn)入一平行板電容器C中，電場(chǎng)E和磁場(chǎng)B1相互垂直，具有某一速度的離子將沿圖中虛直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而具有其他速度的離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最后離子再進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沿著半圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)記錄它的照相底片上的P點(diǎn)，根據(jù)以上材料回答下列問題：

（1）證明能穿過平行板電容器C的離子具有的速度為v=E/B1
（2）若測(cè)到P點(diǎn)到入口S1的距離為x，證明離子的質(zhì)量m=qB22x2/8U
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試題分析：（1）當(dāng)帶電粒子所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，它才能穿過平行板電容器。由平衡條件有qE=qvB1 …（2分） 所以  v=E/B1  ①……（2分）
（2）帶電粒子在加速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理有 qU=mv2/2   ②      （2分）

進(jìn)入平行板電容器C中速度不變。進(jìn)入B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，所以有 qvB2=mv2/（x/2）=2mv2/x   ③     （2分）
由②③得     m=qB22x2/8U   （2分）
點(diǎn)評(píng)：質(zhì)譜儀是電場(chǎng)和磁場(chǎng)知識(shí)在科技中的應(yīng)用．利用質(zhì)譜儀可以測(cè)定帶電粒子的質(zhì)量、比荷、分析同位素．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖．半徑為R的兩個(gè)中空D形盒，處于垂直于盒面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．兩D形盒左端狹縫處放置一場(chǎng)強(qiáng)恒定的加速電場(chǎng)．帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，接著又從P0處進(jìn)入A、C板間，如此反復(fù)，最后從D形盒右側(cè)的邊緣飛出．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速______次．若被加速的帶電粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則粒子的最大速度vm=______．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場(chǎng)（環(huán)形區(qū)域的寬度非常小）。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零。粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場(chǎng)中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)力作用下加速，繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2nqU
B．粒子在繞行的整個(gè)過程中，每一圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變
C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減
D．粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

回旋加速器是利用帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的這一特性，多次對(duì)帶點(diǎn)粒子加速。用同一回旋加速器分別對(duì)氘核和氦核加速后，則 （   ）
A．氘核獲得的動(dòng)能大
B．氦核的速度大
C．在磁場(chǎng)中兩核的運(yùn)行時(shí)間相同
D．加速氦核時(shí)交流電的周期大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

物理理論成果總要推動(dòng)社會(huì)實(shí)踐科學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展，下列實(shí)踐成果中屬于應(yīng)用了帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)原理的是：（       ）
A．回旋加速器B．避雷針C．電視顯像管D．驗(yàn)電器

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

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)生出來的速度很小,要以看做速度為0,產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓U加速后,進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的一勻強(qiáng)磁場(chǎng),沿著半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn),測(cè)得P點(diǎn)到入口處S1的距離為L(zhǎng),則 N極板為________極板,此離子荷質(zhì)比=_____________.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連�，F(xiàn)分別加速氘核（H）和氦核（He）。下列說法中正確的是
A．它們的最大速度相同
B．它們的最大動(dòng)能相同
C．它們?cè)?I>D形盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周期相同
D．僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動(dòng)能

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進(jìn)入電勢(shì)差為U的電場(chǎng)中加速后垂直進(jìn)入磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，不計(jì)粒子從離子源射出時(shí)的速度，求：

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小？
（2）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)半徑？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xoy平面內(nèi)的y軸左側(cè)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，y軸右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸為勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的理想邊界。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力）從x軸上的N點(diǎn)（-L，0）以v0沿x軸正方向射出。已知粒子經(jīng)y軸的M點(diǎn)（0，-L/2）進(jìn)入磁場(chǎng)，若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為.求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�
（2）若粒子離開電場(chǎng)后，y軸左側(cè)的電場(chǎng)立即撤去，通過計(jì)算判斷粒子離開磁場(chǎng)后到達(dá)x軸的位置是在N點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)？
（3）若粒子離開電場(chǎng)后，y軸左側(cè)的電場(chǎng)立即撤去。要使粒子能回到N點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)改為多少？

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